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JP7491206B2 - Control device, control method, computer program, and hydrogen production system - Google Patents
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Control device, control method, computer program, and hydrogen production system Download PDF

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Description

本開示は、制御装置、制御方法、コンピュータプログラムおよび水素製造システムに関する。 The present disclosure relates to a control device, a control method, a computer program, and a hydrogen production system.

近年、CO(以下、CO2と記載)排出量削減のためのエネルギー源として水素に注目が集まっている。 In recent years, hydrogen has been attracting attention as an energy source for reducing carbon dioxide (CO2) emissions.

例えば、特許文献1には、太陽光発電機などで発電された電力と、電力系統から供給された電力とを受電して水素を製造する水素製造装置への入力電力を制御する制御装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a control device that controls the input power to a hydrogen production device that produces hydrogen by receiving power generated by a solar power generator or the like and power supplied from a power grid.

国際公開第2020/121436号International Publication No. 2020/121436

しかしながら、特許文献1に記載の制御装置は、水素製造装置に関する電力需給調整の確実性を高めることを目的としている。このため、水素製造時のCO2排出量を制御することができないという課題がある。 However, the control device described in Patent Document 1 aims to increase the reliability of power supply and demand adjustment for the hydrogen production device. As a result, there is an issue that it is not possible to control the amount of CO2 emissions during hydrogen production.

特に、脱炭素化社会に向けて水素製造時のCO2排出量によって水素を分類する世界的な動きが見られるが、特許文献1に記載の制御装置では、このような動きに対応して水素を製造することは困難である。 In particular, there is a global movement to classify hydrogen according to the amount of CO2 emissions during its production in order to move towards a decarbonized society, but the control device described in Patent Document 1 has difficulty producing hydrogen in accordance with this movement.

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水素製造時のCO2排出量を削減しつつ、効率的な水素製造を可能とする制御装置、制御方法、コンピュータプログラムおよび水素製造システムを提供することを目的とする。 This disclosure has been made in light of these circumstances, and aims to provide a control device, control method, computer program, and hydrogen production system that enable efficient hydrogen production while reducing CO2 emissions during hydrogen production.

本開示の一態様に係る制御装置は、再生可能エネルギーを利用した発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置を制御する制御装置であって、前記水素製造装置による水素製造時の二酸化炭素排出量の目標値を取得する目標値取得部と、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量を取得する排出量取得部と、前記発電機による発電電力量を取得する発電電力量取得部と、前記目標値と、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、前記発電電力量とに基づいて、前記電力系統からの受電電力量を決定する決定部とを備える。 A control device according to one aspect of the present disclosure is a control device that controls a hydrogen production device that produces hydrogen using input power from a generator that uses renewable energy and power received from a power grid, and includes a target value acquisition unit that acquires a target value of carbon dioxide emissions during hydrogen production by the hydrogen production device, an emission acquisition unit that acquires carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power, a generated power amount acquisition unit that acquires the amount of power generated by the generator, and a determination unit that determines the amount of power received from the power grid based on the target value, the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power, and the generated power amount.

本開示の他の一態様に係る制御方法は、コンピュータにより、再生可能エネルギーを利用した発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置を制御する制御方法であって、前記コンピュータが、前記水素製造装置による水素製造時の二酸化炭素排出量の目標値を取得するステップと、前記コンピュータが、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量を取得するステップと、前記コンピュータが、前記発電機による発電電力量を取得するステップと、前記コンピュータが、前記目標値と、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、前記発電電力量とに基づいて、前記電力系統からの受電電力量を決定するステップとを含む。 A control method according to another aspect of the present disclosure is a control method for controlling, by a computer, a hydrogen production device that produces hydrogen using input power generated by a generator that utilizes renewable energy and input power received from a power grid, the control method including a step of the computer acquiring a target value of carbon dioxide emissions during hydrogen production by the hydrogen production device, a step of the computer acquiring the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power, a step of the computer acquiring the amount of power generated by the generator, and a step of the computer determining the amount of power received from the power grid based on the target value, the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power, and the amount of power generated.

本開示の他の一態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、再生可能エネルギーを利用した発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置を制御する制御装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、前記水素製造装置による水素製造時の二酸化炭素排出量の目標値を取得する目標値取得部、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量を取得する排出量取得部、前記発電機による発電電力量を取得する発電電力量取得部、および、前記目標値と、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、前記発電電力量とに基づいて、前記電力系統からの受電電力量を決定する決定部として機能させる。 A computer program according to another aspect of the present disclosure is a computer program for causing a computer to function as a control device that controls a hydrogen production device that produces hydrogen using input power from a generator that uses renewable energy and power received from a power grid, and causes the computer to function as a target value acquisition unit that acquires a target value of carbon dioxide emissions during hydrogen production by the hydrogen production device, an emission acquisition unit that acquires carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power, an amount of generated power acquisition unit that acquires the amount of power generated by the generator, and a determination unit that determines the amount of power received from the power grid based on the target value, the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power, and the amount of generated power.

本開示の他の一態様に係る水素製造システムは、再生可能エネルギーを利用した発電機と、前記発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置と、前記水素製造装置を制御する上述の制御装置とを備える。 A hydrogen production system according to another aspect of the present disclosure includes a generator that uses renewable energy, a hydrogen production device that produces hydrogen using the power generated by the generator and the power received from a power grid as input power, and the above-mentioned control device that controls the hydrogen production device.

なお、コンピュータプログラムを、CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等のコンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。また、本開示は、制御装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することもできる。 It goes without saying that the computer program can be distributed on a non-transitory computer-readable recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory) or via a communication network such as the Internet. The present disclosure can also be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes part or all of the control device.

本開示によると、水素製造時のCO2排出量を削減しつつ、効率的な水素製造が可能となる。 This disclosure makes it possible to produce hydrogen efficiently while reducing CO2 emissions during hydrogen production.

図1は、本開示の実施形態1に係る水素製造システムの全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a hydrogen production system according to a first embodiment of the present disclosure. 図2は、本開示の実施形態1に係る制御装置のハードウェア構成および機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration and a functional configuration of the control device according to the first embodiment of the present disclosure. 図3は、本開示の実施形態1に係る表示制御部による画面表示の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a screen display by a display control unit according to the first embodiment of the present disclosure. 図4は、本開示の実施形態1に係る制御装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the control device according to the first embodiment of the present disclosure. 図5は、本開示の実施形態2に係る水素製造システムの全体構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of a hydrogen production system according to a second embodiment of the present disclosure. 図6は、電力量PBat_ac(t)と電力量PBat_dc(t)との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the amount of power P Bat — ac (t) and the amount of power P Bat — dc (t). 図7は、本開示の実施形態2に係る表示制御部による画面表示の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a screen display by a display control unit according to the second embodiment of the present disclosure. 図8は、本開示の実施形態2に係る制御装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the control device according to the second embodiment of the present disclosure.

[本開示の実施形態の概要]
最初に本開示の実施形態の概要を列記して説明する。
(1)本開示の一実施形態に係る制御装置は、再生可能エネルギーを利用した発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置を制御する制御装置であって、前記水素製造装置による水素製造時の二酸化炭素排出量の目標値を取得する目標値取得部と、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量を取得する排出量取得部と、前記発電機による発電電力量を取得する発電電力量取得部と、前記目標値と、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、前記発電電力量とに基づいて、前記電力系統からの受電電力量を決定する決定部とを備える。
[Summary of the embodiment of the present disclosure]
First, an overview of the embodiments of the present disclosure will be listed and described.
(1) A control device according to one embodiment of the present disclosure is a control device that controls a hydrogen production device that produces hydrogen using input power generated by a generator that uses renewable energy and power received from a power grid, and includes a target value acquisition unit that acquires a target value of carbon dioxide emissions during hydrogen production by the hydrogen production device, an emission acquisition unit that acquires carbon dioxide emissions in the production of each of the generated power and the received power, a generated power amount acquisition unit that acquires the amount of power generated by the generator, and a determination unit that determines the amount of power received from the power grid based on the target value, the carbon dioxide emissions in the production of each of the generated power and the received power, and the generated power amount.

この構成によると、二酸化炭素(CO2)排出量の目標値と、発電電力および受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、再生可能エネルギーを利用した発電機による発電電力量とに基づいて、水素製造装置に入力される受電電力量が決定される。このため、発電電力と受電電力とをバランスよく利用しつつ、目標値に合わせて水素製造時の二酸化炭素排出量を決定することができる。これにより、水素製造時の二酸化炭素排出量を削減しつつ、効率的な水素製造が可能となる。 According to this configuration, the amount of received power input to the hydrogen production device is determined based on the target value of carbon dioxide (CO2) emissions, the amount of carbon dioxide emissions in the production of generated power and received power, and the amount of power generated by a generator that uses renewable energy. This makes it possible to determine the amount of carbon dioxide emissions during hydrogen production in accordance with the target value while achieving a good balance between the use of generated power and received power. This enables efficient hydrogen production while reducing the amount of carbon dioxide emissions during hydrogen production.

(2)好ましくは、前記決定部は、前記水素製造装置に入力される前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量の合計が前記目標値を超えないという制約条件のもと、所定の目的関数を最適化することにより、前記受電電力量を決定する。 (2) Preferably, the determination unit determines the amount of received power by optimizing a predetermined objective function under the constraint that the sum of the carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power input to the hydrogen production device does not exceed the target value.

この構成によると、水素製造装置への入力電力の製造における二酸化炭素排出量が目標値を超えないようにしつつ、所定の目的関数を最適化することができる。例えば、水素製造量の最大化を目的関数の最適化とすることにより、水素製造時の二酸化炭素排出量を削減しつつ、効率的な水素製造が可能となる。 With this configuration, a specified objective function can be optimized while preventing the amount of carbon dioxide emissions in the production of input power to the hydrogen production device from exceeding a target value. For example, by optimizing the objective function to maximize the amount of hydrogen produced, efficient hydrogen production can be achieved while reducing the amount of carbon dioxide emissions during hydrogen production.

(3)さらに好ましくは、前記制御装置は、さらに、前記発電電力および前記受電電力を充電する蓄電池を制御し、前記排出量取得部は、さらに、前記蓄電池の充電電力の製造における二酸化炭素排出量を取得し、前記決定部は、前記目標値と、前記発電電力、前記受電電力および前記充電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、前記発電電力量とに基づいて、前記受電電力量を決定する。 (3) More preferably, the control device further controls a storage battery that charges the generated power and the received power, the emission amount acquisition unit further acquires the amount of carbon dioxide emissions in the production of the charging power for the storage battery, and the determination unit determines the amount of received power based on the target value, the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated power, the received power, and the charging power, respectively, and the amount of generated power.

この構成によると、蓄電池を備える構成においても、発電電力と受電電力とをバランスよく利用しつつ、目標値に合わせて水素製造時の二酸化炭素排出量を決定することができる。 With this configuration, even in a configuration with a storage battery, it is possible to determine the amount of carbon dioxide emissions during hydrogen production according to a target value while making good use of generated power and received power in a balanced manner.

(4)また、前記排出量取得部は、前記蓄電池への充電前の状態における前記蓄電池に充電済みの電力の製造における二酸化炭素排出量と、前記蓄電池に充電される電力の製造における二酸化炭素排出量とに基づいて、前記蓄電池への充電後の状態における前記蓄電池に充電済みの電力の製造における二酸化炭素排出量を算出してもよい。 (4) The emission amount acquisition unit may also calculate the amount of carbon dioxide emissions in the production of electricity charged to the storage battery in a state after the storage battery has been charged, based on the amount of carbon dioxide emissions in the production of electricity charged to the storage battery in a state before the storage battery has been charged and the amount of carbon dioxide emissions in the production of electricity to be charged to the storage battery.

この構成によると、蓄電池に発電電力および受電電力の双方が充電される場合であっても、蓄電池に充電されている電力の製造における二酸化炭素排出量を正確に算出することができる。 With this configuration, even when the storage battery is charged with both generated and received power, it is possible to accurately calculate the amount of carbon dioxide emissions involved in the production of the electricity being charged into the storage battery.

(5)また、前記制御装置は、前記目標値に対する、前記水素製造装置による水素製造において消費される電力の製造における二酸化炭素排出量の割合を画面に表示させる表示制御部をさらに備えてもよい。 (5) The control device may further include a display control unit that displays on a screen the ratio of carbon dioxide emissions in the production of electricity consumed in hydrogen production by the hydrogen production device relative to the target value.

この構成によると、水素製造において、どのくらいの割合の二酸化炭素が排出されているかを知ることができる。 This configuration makes it possible to know the percentage of carbon dioxide emitted during hydrogen production.

(6)また、前記表示制御部は、さらに、前記水素製造装置に入力される前記発電電力および前記受電電力を前記画面に表示させてもよい。 (6) The display control unit may further cause the generated power and the received power input to the hydrogen production device to be displayed on the screen.

この構成によると、どのくらいの量の発電電力および受電電力が水素製造に利用されているかを知ることができる。 This configuration makes it possible to know how much generated and received power is being used to produce hydrogen.

(7)また、前記表示制御部は、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量を前記画面に表示させてもよい。 (7) The display control unit may also cause the screen to display the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated electricity and the received electricity.

この構成によると、発電電力および受電電力の値と合わせて、発電電力および受電電力の製造における二酸化炭素排出量が画面に表示される。これにより、水素製造のための二酸化炭素排出量がどの程度かを知ることができる。例えば、受電電力の値と受電電力の製造における二酸化炭素排出量とを乗算することにより、受電電力による水素製造のための二酸化炭素排出量がどの程度かを知ることができる。 According to this configuration, the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power are displayed on the screen along with the values of the generated power and the received power. This makes it possible to know the amount of carbon dioxide emissions in the production of hydrogen. For example, by multiplying the value of the received power by the amount of carbon dioxide emissions in the production of the received power, it is possible to know the amount of carbon dioxide emissions in the production of hydrogen using the received power.

(8)本開示の他の実施形態に係る制御方法は、コンピュータにより、再生可能エネルギーを利用した発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置を制御する制御方法であって、前記コンピュータが、前記水素製造装置による水素製造時の二酸化炭素排出量の目標値を取得するステップと、前記コンピュータが、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量を取得するステップと、前記コンピュータが、前記発電機による発電電力量を取得するステップと、前記コンピュータが、前記目標値と、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、前記発電電力量とに基づいて、前記電力系統からの受電電力量を決定するステップとを含む。 (8) A control method according to another embodiment of the present disclosure is a control method for controlling, by a computer, a hydrogen production device that produces hydrogen using input power generated by a generator that utilizes renewable energy and input power received from a power grid, the control method including the steps of: the computer acquiring a target value for carbon dioxide emissions during hydrogen production by the hydrogen production device; the computer acquiring the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power; the computer acquiring the amount of power generated by the generator; and the computer determining the amount of power received from the power grid based on the target value, the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power, and the amount of power generated.

この構成は、上述の制御装置における特徴的な処理をステップとして含む。このため、上述の制御装置と同様の作用および効果を奏することができる。 This configuration includes steps that are characteristic of the control device described above. Therefore, it is possible to achieve the same effects and advantages as the control device described above.

(9)本開示の他の実施形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、再生可能エネルギーを利用した発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置を制御する制御装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、前記水素製造装置による水素製造時の二酸化炭素排出量の目標値を取得する目標値取得部、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量を取得する排出量取得部、前記発電機による発電電力量を取得する発電電力量取得部、および、前記目標値と、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、前記発電電力量とに基づいて、前記電力系統からの受電電力量を決定する決定部として機能させる。 (9) A computer program according to another embodiment of the present disclosure is a computer program for causing a computer to function as a control device that controls a hydrogen production device that produces hydrogen using input power from a generator that uses renewable energy and power received from a power grid, and causes the computer to function as a target value acquisition unit that acquires a target value of carbon dioxide emissions during hydrogen production by the hydrogen production device, an emission acquisition unit that acquires carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power, an amount of generated power acquisition unit that acquires the amount of power generated by the generator, and a determination unit that determines the amount of power received from the power grid based on the target value, the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power, and the amount of generated power.

この構成によると、コンピュータを、上述の制御装置として機能させることができる。このため、上述の制御装置と同様の作用および効果を奏することができる。 With this configuration, the computer can function as the control device described above. This allows it to achieve the same effects and advantages as the control device described above.

(10)本開示の他の実施形態に係る水素製造システムは、再生可能エネルギーを利用した発電機と、前記発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置と、前記水素製造装置を制御する上述の制御装置とを備える。 (10) A hydrogen production system according to another embodiment of the present disclosure includes a generator that uses renewable energy, a hydrogen production device that produces hydrogen using the power generated by the generator and the power received from a power grid as input power, and the above-mentioned control device that controls the hydrogen production device.

この構成は、上述の制御装置を構成として備える。このため、上述の制御装置と同様の作用および効果を奏することができる。 This configuration includes the control device described above. Therefore, it can achieve the same effects and advantages as the control device described above.

[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定するものではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
Hereinafter, the embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a specific example of the present disclosure. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection forms of the components, steps, and order of steps shown in the following embodiments are examples and do not limit the present disclosure. In addition, among the components in the following embodiments, components that are not described in the independent claims are components that can be added arbitrarily. In addition, each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly.

また、同一の構成要素には同一の符号を付す。それらの機能および名称も同様であるため、それらの説明は適宜省略する。 The same components are given the same symbols. Their functions and names are also the same, so their explanations will be omitted as appropriate.

<実施形態1>
〔水素製造システムの全体構成〕
図1は、本開示の実施形態1に係る水素製造システムの全体構成を示す図である。
<Embodiment 1>
[Overall configuration of hydrogen production system]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a hydrogen production system according to a first embodiment of the present disclosure.

水素製造システム1は、電力供給エリア2、配管エリア3、水素製造エリア4および制御エリア5に配置された設備により構成される。ただし、各エリアは、他のエリアと同一のエリアであってもよいし、重複するエリアであってもよい。 The hydrogen production system 1 is composed of equipment arranged in a power supply area 2, a piping area 3, a hydrogen production area 4, and a control area 5. However, each area may be the same area as another area, or may be an overlapping area.

電力供給エリア2には、太陽光発電機21と、DC/DCコンバータ22と、DC/ACコンバータ24と、外部I/F装置25とが設置される。 A solar power generator 21, a DC/DC converter 22, a DC/AC converter 24, and an external I/F device 25 are installed in the power supply area 2.

太陽光発電機21は、再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電機の一例であり、太陽光エネルギーを直流の電力に変換する。なお、本実施形態では、再生可能エネルギー発電機として太陽光発電機21を用いる例について説明するが、太陽光発電機21の代わりに、または太陽光発電機21とともに、風力発電機などの他の再生可能エネルギー発電機を用いてもよい。 The solar power generator 21 is an example of a renewable energy generator that generates electricity using renewable energy, and converts solar energy into direct current electricity. In this embodiment, an example of using the solar power generator 21 as a renewable energy generator is described, but other renewable energy generators such as wind power generators may be used instead of or together with the solar power generator 21.

DC/DCコンバータ22は、電力線を介して太陽光発電機21に接続され、太陽光発電機21の出力電力の電圧を変換し、電圧変換後の電力を出力する。 The DC/DC converter 22 is connected to the solar power generator 21 via a power line, converts the voltage of the output power of the solar power generator 21, and outputs the converted power.

DC/ACコンバータ24は、電力線を介してDC/DCコンバータ22に接続される。DC/ACコンバータ24は、DC/DCコンバータ22から出力される直流電力を交流電力に変換して出力する。 The DC/AC converter 24 is connected to the DC/DC converter 22 via a power line. The DC/AC converter 24 converts the DC power output from the DC/DC converter 22 into AC power and outputs it.

外部I/F装置25は、図示しない通信線を介して電力供給エリア2に設置された各設備(太陽光発電機21、DC/DCコンバータ22、およびDC/ACコンバータ24)に接続される。外部I/F装置25は、各設備と電力供給エリア2の外部の装置とを接続するための装置であり、各設備から取得したデータを外部の装置に送信し、外部の装置から受信したデータを各設備に与える。例えば、外部I/F装置25は、太陽光発電機21から太陽光発電機21の出力を示す出力電力情報を取得し、取得した出力電力情報を制御エリア5に設置された後述する制御装置51に送信する。 The external I/F device 25 is connected to each piece of equipment (solar power generator 21, DC/DC converter 22, and DC/AC converter 24) installed in the power supply area 2 via a communication line (not shown). The external I/F device 25 is a device for connecting each piece of equipment to a device outside the power supply area 2, and transmits data acquired from each piece of equipment to the external device and provides data received from the external device to each piece of equipment. For example, the external I/F device 25 acquires output power information indicating the output of the solar power generator 21 from the solar power generator 21, and transmits the acquired output power information to a control device 51 (described later) installed in the control area 5.

配管エリア3には、バルブ31、33およびバルブ34と、水素貯蔵タンク32と、外部I/F装置35とが設置される。 Valves 31, 33 and 34, a hydrogen storage tank 32 and an external I/F device 35 are installed in the piping area 3.

バルブ31は、給水管の途中に設置される給水用のバルブであり、水素製造エリア4に設置された後述する水素製造装置42に供給する水の量を調整する。バルブ31を開くほど、より多くの量の水が水素製造装置42に供給され、バルブ31を閉じるほど、水素製造装置42に供給される水の量が制限される。 Valve 31 is a water supply valve installed midway along the water supply pipe, and adjusts the amount of water supplied to the hydrogen production device 42 (described later) installed in the hydrogen production area 4. The more the valve 31 is opened, the more water is supplied to the hydrogen production device 42, and the more the valve 31 is closed, the more the amount of water supplied to the hydrogen production device 42 is restricted.

水素貯蔵タンク32は、水素導管を介して水素製造装置42と接続され、水素製造装置42で発生した水素を貯蔵するタンクである。水素貯蔵タンク32は、例えば、水素を高圧で圧縮して貯蔵するタンクである。ただし、水素貯蔵タンク32による水素貯蔵方法はこれに限定されるものではない。水素貯蔵タンク32は、例えば、水素を低温で液化して貯蔵するタンクであってもよい。また、水素貯蔵タンク32は、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させて貯蔵するタンクであってもよいし、カーボンナノチューブなどに水素を吸着させて貯蔵するタンクであってもよい。また、水素貯蔵タンク32は、水素とトルエンとを反応させてメチルシクロヘキサンに変換するなど、水素を他の物質に変換して貯蔵するタンクであってもよい。 The hydrogen storage tank 32 is connected to the hydrogen production device 42 via a hydrogen pipe and is a tank that stores hydrogen generated by the hydrogen production device 42. The hydrogen storage tank 32 is, for example, a tank that compresses hydrogen at high pressure and stores it. However, the method of storing hydrogen using the hydrogen storage tank 32 is not limited to this. The hydrogen storage tank 32 may be, for example, a tank that liquefies hydrogen at a low temperature and stores it. The hydrogen storage tank 32 may also be a tank that stores hydrogen by absorbing it into a hydrogen storage alloy, or a tank that stores hydrogen by adsorbing it into carbon nanotubes or the like. The hydrogen storage tank 32 may also be a tank that converts hydrogen into another substance and stores it, such as by reacting hydrogen with toluene to convert it into methylcyclohexane.

バルブ33は、水素導管の途中に設置される水素供給用のバルブであり、水素製造装置42で発生した水素の水素貯蔵タンク32への貯蔵量を調整する。バルブ33を開くほど、より多くの量の水素が水素貯蔵タンク32に貯蔵され、バルブ33を閉じるほど、水素貯蔵タンク32に貯蔵させる水素の量が制限される。 Valve 33 is a hydrogen supply valve installed midway along the hydrogen conduit, and adjusts the amount of hydrogen generated by hydrogen production device 42 stored in hydrogen storage tank 32. The more valve 33 is opened, the more hydrogen is stored in hydrogen storage tank 32, and the more valve 33 is closed, the more the amount of hydrogen stored in hydrogen storage tank 32 is limited.

バルブ34は、水素製造装置42と水素貯蔵タンク32とを接続する水素導管から分岐した水素導管の途中に接続され、水素製造装置42で発生した水素の大気外への放出量を調整する。バルブ34を開くことにより、より多くの量の水素が大気外へ放出され、バルブ34を閉じるほど、大気外へ放出される水素の量が制限される。 The valve 34 is connected midway through a hydrogen conduit that branches off from the hydrogen conduit that connects the hydrogen production device 42 and the hydrogen storage tank 32, and adjusts the amount of hydrogen generated by the hydrogen production device 42 that is released into the atmosphere. By opening the valve 34, a larger amount of hydrogen is released into the atmosphere, and the more the valve 34 is closed, the more the amount of hydrogen released into the atmosphere is limited.

外部I/F装置35は、図示しない通信線を介して配管エリア3に設置された各設備(バルブ31、バルブ33および34、水素貯蔵タンク32)に接続される。外部I/F装置35は、各設備と電力供給エリア2の外部の装置とを接続するための装置であり、各設備から取得したデータを外部の装置に送信し、外部の装置から受信したデータを各設備に与える。例えば、外部I/F装置35は、水素貯蔵タンク32から水素の貯蔵量情報を取得し、取得した貯蔵量情報を制御エリア5に設置された制御装置51に送信する。また、外部I/F装置35は、制御装置51からバルブ31の開閉量の指令データを受信し、受信した指令データをバルブ31に与える。これにより、バルブ31の開閉量が制御される。 The external I/F device 35 is connected to each piece of equipment (valve 31, valves 33 and 34, hydrogen storage tank 32) installed in the piping area 3 via communication lines (not shown). The external I/F device 35 is a device for connecting each piece of equipment to a device outside the power supply area 2, and transmits data acquired from each piece of equipment to the external device and provides data received from the external device to each piece of equipment. For example, the external I/F device 35 acquires hydrogen storage amount information from the hydrogen storage tank 32 and transmits the acquired storage amount information to a control device 51 installed in the control area 5. The external I/F device 35 also receives command data on the opening/closing amount of the valve 31 from the control device 51 and provides the received command data to the valve 31. This controls the opening/closing amount of the valve 31.

水素製造エリア4には、AC/DCコンバータ41と、水素製造装置42と、バルブ43と、外部I/F装置44とが設置される。 The hydrogen production area 4 is equipped with an AC/DC converter 41, a hydrogen production device 42, a valve 43, and an external I/F device 44.

AC/DCコンバータ41は、電力供給エリア2に設置されたDC/ACコンバータ24と電力線を介して接続され、DC/ACコンバータ24から出力される交流電力を直流電力に変換して出力する。また、AC/DCコンバータ41は、電力系統6に接続され、電力系統6から電力を受電し、受電電力を直流電力に変換して出力する。つまり、AC/DCコンバータ41は、DC/ACコンバータ24から出力される交流電力と、電力系統6からの受電電力とを混合した電力を直流電力に変換して出力する。 The AC/DC converter 41 is connected to the DC/AC converter 24 installed in the power supply area 2 via a power line, and converts the AC power output from the DC/AC converter 24 into DC power and outputs it. The AC/DC converter 41 is also connected to the power grid 6, receives power from the power grid 6, converts the received power into DC power and outputs it. In other words, the AC/DC converter 41 converts a mixture of the AC power output from the DC/AC converter 24 and the power received from the power grid 6 into DC power and outputs it.

水素製造装置42は、AC/DCコンバータ41から出力される直流電力を用いて、配管エリア3から供給される水を水素と酸素に電気分解して、水素を取り出す。水素製造装置42は、例えば、固体高分子型水電解方式を採用し、正極側に水を供給することにより酸素と水素イオンとを発生させ、水素イオンをフッ素樹脂系カチオン膜などを通過させ陰極側に移動させることにより、電子を得た水素を発生させる。ただし、水の電気分解方式は上記したものに限定されるものではない。水の電気分解方式として、アルカリ水電解、高温水蒸気電解などの他の方式を用いてもよい。また、水素製造装置42は、水の電気分解以外にもトルエン電解還元などの方式を用いて水素を発生させてもよい。トルエン電解還元方式の場合には、水の代わりにトルエンが用いられる。 The hydrogen production device 42 electrolyzes water supplied from the piping area 3 into hydrogen and oxygen using DC power output from the AC/DC converter 41, and extracts hydrogen. The hydrogen production device 42 employs, for example, a solid polymer water electrolysis method, which generates oxygen and hydrogen ions by supplying water to the positive electrode side, and generates hydrogen by passing the hydrogen ions through a fluororesin cationic membrane or the like and moving them to the negative electrode side. However, the water electrolysis method is not limited to the above. Other methods such as alkaline water electrolysis and high-temperature steam electrolysis may also be used as the water electrolysis method. The hydrogen production device 42 may also generate hydrogen using a method other than water electrolysis, such as toluene electrolytic reduction. In the case of the toluene electrolytic reduction method, toluene is used instead of water.

なお、水素製造装置42の台数は1台に限定されるものではなく、水素製造エリア4に複数設置されていてもよい。 The number of hydrogen production devices 42 is not limited to one, and multiple devices may be installed in the hydrogen production area 4.

バルブ43は、対応する水素製造装置42と水素貯蔵タンク32とを接続する水素導管の途中に設置される水素供給用のバルブであり、水素製造装置42で発生した水素の出力量を調整する。バルブ43を開くことにより、より多くの量の水素が水素製造装置42から出力され、バルブ43を閉じることにより、水素製造装置42から出力される水素の量が制限される。 The valve 43 is a hydrogen supply valve that is installed midway in the hydrogen conduit that connects the corresponding hydrogen production device 42 and the hydrogen storage tank 32, and adjusts the amount of hydrogen output generated by the hydrogen production device 42. By opening the valve 43, a larger amount of hydrogen is output from the hydrogen production device 42, and by closing the valve 43, the amount of hydrogen output from the hydrogen production device 42 is limited.

外部I/F装置44は、図示しない通信線を介して水素製造エリア4に設置された各設備(AC/DCコンバータ41、水素製造装置42およびバルブ43)に接続される。外部I/F装置44は、各設備と水素製造エリア4の外部の装置とを接続するための装置であり、各設備から取得したデータを外部の装置に送信し、外部の装置から受信したデータを各設備に与える。例えば、外部I/F装置44は、水素製造装置42から水素発生量情報を取得し、取得した水素発生量情報を制御エリア5に設置された制御装置51に送信する。また、外部I/F装置44は、制御装置51から水素製造装置42の起動および停止の指令データを受信し、受信した指令データを水素製造装置42に与える。これにより、水素製造装置42の起動および停止が制御される。 The external I/F device 44 is connected to each piece of equipment (AC/DC converter 41, hydrogen production device 42, and valve 43) installed in the hydrogen production area 4 via a communication line (not shown). The external I/F device 44 is a device for connecting each piece of equipment to a device outside the hydrogen production area 4, and transmits data acquired from each piece of equipment to the external device and provides data received from the external device to each piece of equipment. For example, the external I/F device 44 acquires hydrogen generation amount information from the hydrogen production device 42 and transmits the acquired hydrogen generation amount information to the control device 51 installed in the control area 5. The external I/F device 44 also receives command data for starting and stopping the hydrogen production device 42 from the control device 51 and provides the received command data to the hydrogen production device 42. This controls the start and stop of the hydrogen production device 42.

制御エリア5には、制御装置51が設置される。 A control device 51 is installed in the control area 5.

制御装置51は、通信線を介して各エリアに設置された外部I/F装置25、35および44と接続される。制御装置51は、外部I/F装置25、35および44から、各エリアに設置された設備の各種情報を取得する。制御装置51は、取得した情報に基づいて、外部I/F装置25、35および44を介して各設備を制御する。また、制御装置51は、電力系統6からの電力の受電点7における電力量を、電力量計等を用いて監視する。 The control device 51 is connected to the external I/F devices 25, 35, and 44 installed in each area via communication lines. The control device 51 acquires various information on the equipment installed in each area from the external I/F devices 25, 35, and 44. The control device 51 controls each equipment via the external I/F devices 25, 35, and 44 based on the acquired information. The control device 51 also monitors the amount of power at the power receiving point 7 from the power system 6 using a watt-hour meter or the like.

特に、制御装置51は、二酸化炭素(以下、CO2と記載)排出量の目標値と、太陽光発電機21による発電電力および電力系統6からの受電電力それぞれの製造におけるCO2排出量と、太陽光発電機21の発電電力量とに基づいて、水素製造装置42に入力される電力系統6からの受電電力の値を決定する。制御装置51は、受電点7の受電電力が決定した受電電力の値に一致するように、水素製造装置42への入力電力を制御する。 In particular, the control device 51 determines the value of the received power from the power grid 6 to be input to the hydrogen production device 42 based on the target value of carbon dioxide (hereinafter referred to as CO2) emissions, the CO2 emissions in the production of the power generated by the solar power generator 21 and the power received from the power grid 6, and the amount of power generated by the solar power generator 21. The control device 51 controls the input power to the hydrogen production device 42 so that the received power at the power receiving point 7 matches the determined value of the received power.

また、制御装置51は、水素製造システム1の稼働状況を表示装置52に表示する。表示装置52の表示例については後述する。 The control device 51 also displays the operating status of the hydrogen production system 1 on the display device 52. Display examples of the display device 52 will be described later.

〔制御装置51の構成〕
図2は、本開示の実施形態1に係る制御装置51のハードウェア構成および機能構成を示すブロック図である。
制御装置51は、制御部53と、通信部54と、記憶部55とを備える。
[Configuration of the control device 51]
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration and a functional configuration of the control device 51 according to the first embodiment of the present disclosure.
The control device 51 includes a control unit 53 , a communication unit 54 , and a memory unit 55 .

制御部53は、CPU(Central Processing Unit)を含んで構成され、記憶部55にあらかじめ記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される機能的な処理部として、目標値取得部56と、排出量取得部57と、発電電力量取得部58と、決定部59と、指令送信部60と、表示制御部61とを備える。 The control unit 53 includes a CPU (Central Processing Unit) and is provided with a target value acquisition unit 56, an emission amount acquisition unit 57, a generated power amount acquisition unit 58, a determination unit 59, a command transmission unit 60, and a display control unit 61 as functional processing units realized by executing a computer program previously stored in the memory unit 55.

通信部54は、外部I/F装置25、35および44との通信処理を実行する通信装置より構成される。つまり、通信部54は、制御部53から与えられた情報を、通信線を介して外部I/F装置25、35および44に送信するとともに、通信線を介して外部I/F装置25、35および44から受信した情報を制御部53に与える。 The communication unit 54 is composed of a communication device that executes communication processing with the external I/F devices 25, 35, and 44. In other words, the communication unit 54 transmits information provided by the control unit 53 to the external I/F devices 25, 35, and 44 via the communication line, and provides information received from the external I/F devices 25, 35, and 44 via the communication line to the control unit 53.

記憶部55は、SRAM(Static Random Access Memory)またはDRAM(Dynamic Random Access Memory)などの揮発性のメモリ素子、フラッシュメモリ若しくはEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などの不揮発性のメモリ素子、または、ハードディスクなどの磁気記憶装置などにより構成されている。記憶部55は、制御部53が実行するコンピュータプログラム、およびその実行に必要なデータなどを記憶する。 The storage unit 55 is composed of a volatile memory element such as SRAM (Static Random Access Memory) or DRAM (Dynamic Random Access Memory), a non-volatile memory element such as flash memory or EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), or a magnetic storage device such as a hard disk. The storage unit 55 stores the computer programs executed by the control unit 53 and data necessary for their execution.

目標値取得部56は、水素製造装置42による水素製造時のCO2排出量の目標値を取得する。具体的には、目標値取得部56は、記憶部55にあらかじめ記憶されている、基準のCO2排出量CO2Base[kg/Nm]と、CO2許容率CO2Rate[%/100]とを、記憶部55から目標値として読み出す。 The target value acquisition unit 56 acquires a target value for the amount of CO2 emissions during hydrogen production by the hydrogen production device 42. Specifically, the target value acquisition unit 56 reads out from the storage unit 55 a base CO2 emission amount CO2 Base [kg/ Nm3 ] and a CO2 tolerance rate CO2 Rate [%/100] that are stored in advance in the storage unit 55 as target values.

CO2排出量CO2Baseは、例えば、天然ガス改質により水素を1Nm製造した場合に発生するCO2の重量[kg]を示す。 The CO2 emission amount CO2 Base indicates, for example, the weight [kg] of CO2 generated when 1 Nm3 of hydrogen is produced by reforming natural gas.

CO2許容率CO2Rateは、CO2排出量CO2Baseを基準としたときの水素製造装置42によるCO2排出量の許容率を示す。つまり、CO2許容率CO2RateにCO2排出量CO2Baseを掛けた値(CO2Rate×CO2Base)が、水素製造装置42により水素を1Nm製造した場合に発生するCO2の重量[kg]の目標値を示す。 The CO2 tolerance rate CO2 Rate indicates the tolerance rate of CO2 emissions by the hydrogen production device 42 when the CO2 emissions CO2 Base is used as a reference. In other words, the value obtained by multiplying the CO2 tolerance rate CO2 Rate by the CO2 emissions CO2 Base (CO2 Rate × CO2 Base ) indicates the target value for the weight [kg] of CO2 generated when 1 Nm3 of hydrogen is produced by the hydrogen production device 42.

排出量取得部57は、太陽光発電機21による発電電力および電力系統6からの受電電力それぞれの製造におけるCO2排出量を取得する。具体的には、排出量取得部57は、記憶部55にあらかじめ記憶されている、太陽光発電機21の発電電力の製造におけるCO2排出量CO2Pv(t)[kg/kWh]と、電力系統6からの受電電力の製造におけるCO2排出量CO2Grid(t)[kg/kWh]とを、記憶部55から読み出す。ここで、tは対象期間を示し、例えば、30分単位の期間を示す。 The emission amount acquisition unit 57 acquires the CO2 emission amounts in the production of the power generated by the solar power generator 21 and the power received from the power grid 6. Specifically, the emission amount acquisition unit 57 reads out from the storage unit 55 the CO2 emission amount CO2 Pv (t) [kg/kWh] in the production of the power generated by the solar power generator 21 and the CO2 emission amount CO2 Grid (t) [kg/kWh] in the production of the power received from the power grid 6, which are stored in advance in the storage unit 55. Here, t indicates a target period, for example, a period in units of 30 minutes.

発電電力量取得部58は、太陽光発電機21による発電電力量を取得する。具体的には、発電電力量取得部58は、記憶部55にあらかじめ記憶されている太陽光発電機21の発電電力量PPv(t)[kWh]を、記憶部55から読み出す。 The generated power amount acquiring unit 58 acquires the amount of power generated by the solar power generator 21. Specifically, the generated power amount acquiring unit 58 reads out from the storage unit 55 the amount of power generated by the solar power generator 21 P Pv (t) [kWh] that is stored in advance in the storage unit 55.

決定部59は、CO2排出量の目標値(CO2Base、CO2Rate)と、CO2排出量CO2Pv(t)およびCO2Grid(t)と、発電電力量PPv(t)とに基づいて、電力系統6からの受電電力量PGrid(t)[kWh]を決定する。 The determination unit 59 determines the amount of power received from the power grid 6, P Grid (t) [kWh], based on the target values of CO2 emission amounts (CO2 Base , CO2 Rate ), the CO2 emission amounts CO2 Pv (t) and CO2 Grid (t), and the amount of power generated, P Pv (t).

以下、決定部59による受電電力量PGrid(t)[kWh]の決定方法についてより詳細に説明する。 Hereinafter, a method for determining the amount of received power P Grid (t) [kWh] by the determination unit 59 will be described in more detail.

決定部59は、水素製造装置42に入力される発電電力および受電電力それぞれの製造におけるCO2排出量の合計がCO2排出量の目標値を超えないという制約条件のもと、所定の目的関数を最適化することにより、電力系統6からの受電電力量PGrid(t)を決定する。 The determination unit 59 determines the amount of received power P Grid (t) from the power grid 6 by optimizing a predetermined objective function under the constraint that the total amount of CO2 emissions in the production of generated power and received power input to the hydrogen production device 42 does not exceed the target value of CO2 emissions.

例えば、決定部59は、以下の式14から式18に示す制約条件のもと、式1に示す目的関数を最大化することにより、電力系統6からの受電電力量PGrid(t)を決定する。受電電力量PGrid(t)の決定には、所定の数理最適化手法が用いられる。 For example, the determination unit 59 determines the amount of power received from the power grid 6 P Grid (t) by maximizing the objective function shown in Equation 1 under the constraint conditions shown in the following Equations 14 to 18. A predetermined mathematical optimization method is used to determine the amount of power received P Grid (t).

次に、各式について説明する。
<<目的関数>>
水素製造量[Nm]:TotalH2(tmax)の最大化 …(式1)
式1は、決定部59が最適化する目的関数を示し、ここでは、対象期間0からtmaxまでの水素製造装置42によるトータルの水素製造量TotalH2(tmax)の最大化を目的関数とする。
Next, each formula will be explained.
<<Objective function>>
Hydrogen production amount [Nm 3 ]: Maximization of Total H2 (t max ) (Equation 1)
Equation 1 shows the objective function optimized by the determination unit 59. Here, the objective function is to maximize the total amount of hydrogen produced by the hydrogen production device 42 from 0 to tmax .

<<パラメータ>>
太陽光発電機21の発電電力量(予測値)[kWh]:PPv(t) …(式2)
系統電力のCO2排出量[kg/kWh]:CO2Grid(t) …(式3)
太陽光発電機21のCO2排出量[kg/kWh]:CO2Pv(t) …(式4)
基準のCO2排出量[kg/Nm]:CO2Base …(式5)
CO2許容率[%/100]:CO2Rate …(式6)
水素製造効率[Nm/kWh]:ξ …(式7)
水素製造装置42の定格入力電力量[kWh]:PWE_rate …(式8)
<<Parameters>>
Power generation amount (predicted value) [kWh] of the solar power generator 21: P Pv (t) ... (Equation 2)
CO2 emissions from grid power [kg/kWh]: CO2 Grid (t) ... (Equation 3)
CO2 emission amount from the solar power generator 21 [kg/kWh]: CO2 Pv (t) ... (Equation 4)
Standard CO2 emission amount [kg/ Nm3 ]: CO2 Base ... (Equation 5)
CO2 tolerance rate [% / 100]: CO2 Rate ... (Equation 6)
Hydrogen production efficiency [Nm 3 /kWh]: ξ ... (Equation 7)
Rated input power of the hydrogen production device 42 [kWh]: P WE_rate ... (Equation 8)

式2から式8は、目的関数または後述の制約条件を算出するのに必要なパラメータを示す。 Equations 2 to 8 show the parameters required to calculate the objective function or the constraints described below.

式2は、発電電力量取得部58が取得した太陽光発電機21の対象期間tにおける発電電力量PPv(t)[kWh]を示す。発電電力量PPv(t)は、例えば、当日の天候や気温等の気象情報に基づく予測値である。 Equation 2 shows the power generation amount P Pv (t) [kWh] of the solar power generator 21 in the target period t acquired by the power generation amount acquisition unit 58. The power generation amount P Pv (t) is a predicted value based on meteorological information such as the weather and temperature on the day, for example.

式3は、排出量取得部57が取得した、対象期間tにおける電力系統6からの受電電力の製造におけるCO2排出量CO2Grid(t)[kg/kWh]を示す。 Equation 3 shows the amount of CO2 emissions CO2 Grid (t) [kg/kWh] in the production of power received from the power grid 6 during the target period t, which is acquired by the emission amount acquisition unit 57.

式4は、排出量取得部57が取得した、対象期間tにおける太陽光発電機21の発電電力の製造におけるCO2排出量CO2Pv(t)[kg/kWh]を示す。 Equation 4 shows the amount of CO2 emissions CO2 Pv (t) [kg/kWh] in the production of power generated by the solar power generator 21 during the target period t, acquired by the emission amount acquisition unit 57.

式5は、目標値取得部56が取得した基準のCO2排出量CO2Base[kg/Nm]を示す。 Equation 5 represents the base CO2 emission amount CO2 Base [kg/Nm 3 ] acquired by the target value acquisition unit 56 .

式6は、目標値取得部56が取得したCO2許容率CO2Rate[%/100]を示す。 Equation 6 represents the CO2 tolerance rate CO2 Rate [%/100] acquired by the target value acquisition unit 56.

式7に示す水素製造効率ξは、水素製造装置42への入力電力1kWh当たりの水素製造量[Nm]を示す。 The hydrogen production efficiency ξ shown in Equation 7 indicates the amount of hydrogen produced [Nm 3 ] per kWh of input power to the hydrogen production device 42 .

式8は、水素製造装置42の定格入力電力量PWE_rate[kWh]を示す。 Equation 8 represents the rated input power P WE — rate [kWh] of the hydrogen production device 42 .

式7および式8の値は予め記憶部55に記憶されており、決定部59がこれらの値を記憶部55から読み出す。 The values of equations 7 and 8 are stored in advance in memory unit 55, and determination unit 59 reads these values from memory unit 55.

<<変数>>
対象期間:t[0,1,…,tmax] …(式9)
受電電力量[kWh]:PGrid(t) …(式10)
水素製造装置42の入力電力量[kWh]:PWE(t) …(式11)
水素製造時の総CO2排出量[kg]:Totalco2(t) …(式12)
水素製造量[Nm]:TotalH2(t) …(式13)
<<Variables>>
Target period: t [0, 1, ..., tmax] ... (Equation 9)
Received power amount [kWh]: P Grid (t) ... (Equation 10)
Input power amount of the hydrogen production device 42 [kWh]: PWE (t) ... (Equation 11)
Total CO2 emissions during hydrogen production [kg]: Total co2 (t) ... (Equation 12)
Hydrogen production amount [Nm 3 ]: Total H2 (t) ... (Equation 13)

式9から式13は、目的関数または制約条件を算出する際に用いられる変数を示す。 Equations 9 to 13 show the variables used when calculating the objective function or constraints.

式9は、対象期間tを表す変数であり、tは0からtmaxまでのtmax+1の期間を示す。各期間は、例えばデマンド時限に対応した30分間である。ただし、期間の長さは30分間に限定されるものではない。 Equation 9 is a variable that represents the target period t, where t indicates a period from 0 to tmax, which is tmax+1. Each period is, for example, 30 minutes that corresponds to the demand time limit. However, the length of the period is not limited to 30 minutes.

式10は、対象期間tにおける電力系統6からの受電電力量PGrid(t)[kWh]を示す。 Equation 10 shows the amount of power received from the power grid 6 during the target period t, P Grid (t) [kWh].

式11は、対象期間tにおける水素製造装置42への入力電力量PWE(t)[kWh]を示す。 Equation 11 shows the amount of input power P WE (t) [kWh] to the hydrogen production device 42 during the target period t.

式12は、対象期間0から対象期間tまでの水素製造装置42による水素製造時の総CO2排出量Totalco2(t)[kg]を示す。 Equation 12 shows the total CO2 emission amount Total co2 (t) [kg] during hydrogen production by the hydrogen production device 42 from the target period 0 to the target period t.

式13は、対象期間0から対象期間tまでの水素製造装置42による水素製造量[Nm]を示す。 Equation 13 shows the amount of hydrogen produced [Nm 3 ] by the hydrogen production device 42 from the target period 0 to the target period t.

<<制約条件>>
Grid(t)+PPv(t)=PWE(t) …(式14)
Totalco2(t)=Totalco2(t-1)
+CO2Grid(t-1)×PGrid(t-1)
+CO2Pv(t-1)×PPv(t-1) …(式15)
TotalH2(t)=TotalH2(t-1)+PWE(t-1)×ξ
…(式16)
CO2Base×CO2Rate≧Totalco2(tmax)/TotalH2(tmax) …(式17)
WE(t)≦PWE_rate …(式18)
<<Constraints>>
P Grid (t) + P Pv (t) = P WE (t) ... (Equation 14)
Total co2 (t) = Total co2 (t-1)
+ CO2 Grid (t-1) x P Grid (t-1)
+ CO2 Pv (t-1) × P Pv (t-1) ... (Equation 15)
Total H2 (t) = Total H2 (t-1) + PWE (t-1) × ξ
... (Equation 16)
CO2 Base × CO2 Rate ≧ Total CO2 (t max ) / Total H2 (t max ) ... (Equation 17)
PWE (t)≦ PWE_rate (Formula 18)

式14から式18は、式1に示す目的関数を最大化する際の制約条件を示す。 Equations 14 to 18 show the constraints for maximizing the objective function shown in equation 1.

式14は、対象期間tにおける電力系統6からの受電電力量PGrid(t)と対象期間tにおける太陽光発電機21の発電電力量PPv(t)とを加算した値が、対象期間tにおける水素製造装置42への入力電力量PWE(t)と等しいことを示す。 Equation 14 shows that the sum of the amount of power received from the power grid 6 during the target period t P Grid (t) and the amount of power generated by the solar generator 21 during the target period t P Pv (t) is equal to the amount of power input P WE (t) to the hydrogen production device 42 during the target period t.

式15は、対象期間0から対象期間tまでの総CO2排出量Totalco2(t)は、対象期間0から対象期間t-1までの総CO2排出量Totalco2(t-1)に、電力系統6からの受電電力の製造におけるCO2排出量CO2Grid(t-1)×PGrid(t-1)と、太陽光発電機21の発電電力の製造におけるCO2排出量CO2Pv(t-1)×PPv(t-1)とを加算した値と等しいことを示す。 Equation 15 shows that the total CO2 emissions from target period 0 to target period t, Total co2 (t), is equal to the total CO2 emissions from target period 0 to target period t-1, Total co2 (t-1), plus the CO2 emissions in the production of received electricity from the power grid 6, CO2 Grid (t-1) × P Grid (t-1), and the CO2 emissions in the production of generated electricity by the solar power generator 21, CO2 Pv (t-1) × P Pv (t-1).

式16は、対象期間0からtまでの水素製造量TotalH2(t)は、対象期間0からt-1までの水素製造量TotalH2(t-1)に、入力電力量PWE(t-1)と水素製造効率ξとの乗算値を加算した値と等しいことを示す。 Equation 16 shows that the amount of hydrogen produced from the target period 0 to t, Total H2 (t), is equal to the amount of hydrogen produced from the target period 0 to t-1, Total H2 (t-1), multiplied by the input power PWE (t-1) and the hydrogen production efficiency ξ.

式17は、対象期間0からtmaxまでの水素製造時の1NmあたりのCO2排出量Totalco2(tmax)/TotalH2(tmax)は、水素製造装置42による1Nmの水素製造時に発生するCO2の重量[kg]の目標値CO2Base×CO2Rate以下であることを示す。 Equation 17 shows that the CO2 emissions per 1 Nm3 during hydrogen production from 0 to tmax, Total co2 (t max )/Total H2 (t max ), is less than the target value CO2 Base × CO2 Rate of the weight [kg] of CO2 generated when 1 Nm3 of hydrogen is produced by the hydrogen production device 42.

式18は、対象期間tにおける水素製造装置42の入力電力量PWE(t)は、水素製造装置42の定格入力電力量PWE_rate以下であることを示す。 Equation 18 indicates that the input electric power P WE (t) of the hydrogen production device 42 in the target period t is equal to or less than the rated input electric power P WE_rate of the hydrogen production device 42 .

再び図1および図2を参照して、指令送信部60は、受電点7を流れる電力量を監視し、当該電力量が決定部59により決定された受電電力量PGrid(t)に一致するように、水素製造装置42への入力電力量PWE(t)を式14に従い決定する。指令送信部60は、外部I/F装置44に対して入力電力量PWE(t)を含む指令を送信する。外部I/F装置44は、指令送信部60から指令を受信し、指令が示す入力電力量PWE(t)に一致するように、対象期間tにおける水素製造装置42の入力電力量を制御する。 1 and 2 again, the command transmitting unit 60 monitors the amount of power flowing through the power receiving point 7, and determines the amount of input power PWE (t) to the hydrogen production device 42 according to Equation 14 so that the amount of power matches the amount of received power PGrid (t) determined by the determining unit 59. The command transmitting unit 60 transmits a command including the amount of input power PWE (t) to the external I/F device 44. The external I/F device 44 receives a command from the command transmitting unit 60, and controls the amount of input power to the hydrogen production device 42 during the target period t so that the amount of input power matches the amount of input power PWE (t) indicated by the command.

表示制御部61は、CO2排出量の目標値に対する、水素製造装置42による水素製造において消費される電力(水素製造装置42の入力電力)の製造におけるCO2排出量の割合(以下、基準CO2排出比率と記載)を表示装置52の画面に表示させる。また、表示制御部61は、水素製造装置42に入力される発電電力および受電電力を表示装置52の画面に表示させる。また、表示制御部61は、発電電力および受電電力それぞれの製造におけるCO2排出量を表示装置52の画面に表示させる。 The display control unit 61 causes the screen of the display device 52 to display the ratio of CO2 emissions in the production of electricity consumed in hydrogen production by the hydrogen production device 42 (input electricity to the hydrogen production device 42) to the target value of CO2 emissions (hereinafter referred to as the reference CO2 emission ratio). The display control unit 61 also causes the screen of the display device 52 to display the generated electricity and received electricity input to the hydrogen production device 42. The display control unit 61 also causes the screen of the display device 52 to display the CO2 emissions in the production of the generated electricity and received electricity, respectively.

図3は、本開示の実施形態1に係る表示制御部61による画面表示の一例を示す図である。 Figure 3 is a diagram showing an example of a screen display by the display control unit 61 according to the first embodiment of the present disclosure.

例えば、グラフ71では、水素製造装置42により製造された水素の基準CO2排出比率がハッチング領域により示されており、CO2許容率CO2Rate[%/100]を%表示した値が40%であることが示されている。また、水素製造装置42による水素製造時に発生するCO2排出量がAAA[kg/Nm]であり、基準CO2排出比率が35[%]であることが数値で示されている。 For example, in graph 71, the standard CO2 emission rate of hydrogen produced by the hydrogen production device 42 is shown by a hatched area, and the CO2 tolerance rate CO2 Rate [%/100] is shown as a percentage to be 40%. Also, the amount of CO2 emissions generated during hydrogen production by the hydrogen production device 42 is shown to be AAA [kg/ Nm3 ], and the standard CO2 emission rate is shown as 35 [%].

また、グラフ72では、水素貯蔵タンク32への水素の貯蔵割合がハッチング領域により示されている。また、水素製造量がNNN[Nm]であることが数値により示されている。 In addition, in the graph 72, the hatched area indicates the ratio of hydrogen stored in the hydrogen storage tank 32. Also, the amount of hydrogen produced is indicated by a numerical value: NNN [Nm 3 ].

また、水素製造装置42に入力される電力系統6からの受電電力がP[kW]であり、水素製造装置42に入力される太陽光発電機21の発電電力がQ[kW]であることが示されている。また、水素製造装置42の入力電力がW[kW]であることが示されている。 It also shows that the received power from the power grid 6 that is input to the hydrogen production device 42 is P [kW], and the generated power of the solar power generator 21 that is input to the hydrogen production device 42 is Q [kW]. It also shows that the input power of the hydrogen production device 42 is W [kW].

また、電力系統6からの受電電力の製造におけるCO2排出量がxxx[kg/kWh]であることが示されている。また、太陽光発電機21の発電電力の製造におけるCO2排出量がyyy[kg/kWh]であることが示されている。 It also shows that the amount of CO2 emissions in the production of electricity received from the power grid 6 is xxx [kg/kWh]. It also shows that the amount of CO2 emissions in the production of electricity generated by the solar power generator 21 is yyy [kg/kWh].

〔制御装置51の処理の流れ〕
図4は、本開示の実施形態1に係る制御装置51の処理手順の一例を示すフローチャートである。
[Processing flow of the control device 51]
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the control device 51 according to the first embodiment of the present disclosure.

目標値取得部56は、CO2排出量の目標値(CO2Base、CO2Rate)を記憶部55から読み出す(S1)。 The target value acquisition unit 56 reads out the target values of the CO2 emission amount (CO2 Base , CO2 Rate ) from the storage unit 55 (S1).

排出量取得部57は、電力系統6からの受電電力の製造におけるCO2排出量CO2Grid(t)を記憶部55から読み出す(S2)。 The emission acquisition unit 57 reads out the CO2 emission amount CO2 Grid (t) in the production of the received power from the power grid 6 from the storage unit 55 (S2).

排出量取得部57は、太陽光発電機21の発電電力の製造におけるCO2排出量CO2Pv(t)を記憶部55から読み出す(S3)。 The emission acquisition unit 57 reads out the CO2 emission amount CO2 Pv (t) in the production of the power generated by the solar power generator 21 from the storage unit 55 (S3).

発電電力量取得部58は、太陽光発電機21の発電電力量PPv(t)を、記憶部55から読み出す(S4)。 The generated power amount acquisition unit 58 reads out the generated power amount P Pv (t) of the solar power generator 21 from the storage unit 55 (S4).

決定部59は、式14から式18に示す制約条件のもと、式1に示す目的関数を最大化することにより、電力系統6からの受電電力量PGrid(t)を決定する(S5)。 The determination unit 59 determines the amount of power received from the power grid 6 P Grid (t) by maximizing the objective function shown in Equation 1 under the constraint conditions shown in Equations 14 to 18 (S5).

指令送信部60は、受電電力量PGrid(t)に基づいて、水素製造装置42への入力電力量PWE(t)を決定し、外部I/F装置44に対して入力電力量PWE(t)を含む指令を送信する(S6)。 The command transmitting unit 60 determines the amount of input power PWE (t) to the hydrogen production device 42 based on the amount of received power PGrid (t), and transmits a command including the amount of input power PWE (t) to the external I/F device 44 (S6).

〔実施形態1の効果等〕
以上説明したように、本開示の実施形態1によると、CO2排出量の目標値と、太陽光発電機21の発電電力および電力系統6からの受電電力それぞれの製造におけるCO2排出量と、太陽光発電機21による発電電力量とに基づいて、水素製造装置42に入力される受電電力量が決定される。このため、発電電力と受電電力とをバランスよく利用しつつ、目標値に合わせて水素製造時のCO2排出量を決定することができる。これにより、水素製造時のCO2排出量を削減しつつ、効率的な水素製造が可能となる。
[Effects of the First Embodiment]
As described above, according to the first embodiment of the present disclosure, the amount of received power to be input to the hydrogen production device 42 is determined based on the target value of CO2 emissions, the CO2 emissions in the production of power generated by the solar power generator 21 and power received from the power grid 6, and the amount of power generated by the solar power generator 21. This makes it possible to determine the amount of CO2 emissions during hydrogen production in accordance with the target value while making well-balanced use of the generated power and the received power. This enables efficient hydrogen production while reducing the amount of CO2 emissions during hydrogen production.

また、決定部59は、水素製造装置42に入力される発電電力および受電電力それぞれの製造におけるCO2排出量の合計がCO2排出量の目標値を超えないという制約条件のもと、所定の目的関数を最適化することにより、電力系統6からの受電電力量を決定している。これにより、水素製造装置42への入力電力の製造におけるCO2排出量が目標値を超えないようにしつつ、所定の目的関数を最適化することができる。例えば、水素製造量の最大化を目的関数の最適化とすることにより、水素製造時のCO2排出量を削減しつつ、効率的な水素製造が可能となる。 Furthermore, the determination unit 59 determines the amount of power received from the power grid 6 by optimizing a predetermined objective function under the constraint that the sum of the CO2 emissions in the production of the generated power and the received power input to the hydrogen production device 42 does not exceed the target value for CO2 emissions. This makes it possible to optimize the predetermined objective function while preventing the CO2 emissions in the production of the power input to the hydrogen production device 42 from exceeding the target value. For example, by optimizing the objective function to maximize the amount of hydrogen production, efficient hydrogen production is possible while reducing the CO2 emissions during hydrogen production.

また、表示制御部61は、CO2排出量の目標値に対する、基準CO2排出比率を表示装置52の画面に表示させる。このため、ユーザは、水素製造において、どのくらいの割合のCO2が排出されているかを知ることができる。 In addition, the display control unit 61 causes the display device 52 to display the standard CO2 emission ratio relative to the target value of the CO2 emission amount. This allows the user to know the percentage of CO2 being emitted during hydrogen production.

また、表示制御部61は、水素製造装置42に入力される発電電力および受電電力を表示装置52の画面に表示させる。このため、ユーザは、どのくらいの量の発電電力および受電電力が水素製造に利用されているかを知ることができる。 The display control unit 61 also displays the generated power and received power input to the hydrogen production device 42 on the screen of the display device 52. This allows the user to know how much generated power and received power is being used to produce hydrogen.

また、表示制御部61は、発電電力および受電電力それぞれの製造におけるCO2排出量を表示装置52の画面に表示させる。つまり、発電電力および受電電力の値と合わせて、発電電力および受電電力の製造におけるCO2排出量が画面に表示される。このため、ユーザは、水素製造のためのCO2排出量がどの程度かを知ることができる。例えば、受電電力の値と受電電力の製造におけるCO2排出量とを乗算することにより、受電電力による水素製造のためのCO2排出量がどの程度かを知ることができる。 The display control unit 61 also causes the screen of the display device 52 to display the amount of CO2 emissions in the production of the generated power and the received power. That is, the amount of CO2 emissions in the production of the generated power and the received power are displayed on the screen along with the values of the generated power and the received power. This allows the user to know the amount of CO2 emissions in the production of hydrogen. For example, by multiplying the value of the received power by the amount of CO2 emissions in the production of the received power, the user can know the amount of CO2 emissions in the production of hydrogen using the received power.

<変形例1>
上述の実施の形態では、決定部59は、水素製造量を最大化することにより(式1)、受電電力量PGrid(t)を決定したが、目的関数は式1に示したものに限定されない。例えば、目的関数として、以下の式19または式20に示すサブ目的関数を用いてもよい。
<Modification 1>
In the above embodiment, the determination unit 59 determines the amount of received electric power P Grid (t) by maximizing the amount of hydrogen production (Equation 1), but the objective function is not limited to that shown in Equation 1. For example, a sub-objective function shown in the following Equation 19 or Equation 20 may be used as the objective function.

決定部59は、式14から式18に示した制約条件と、以下の式31から式39に示すサブ制約条件とのもとで、式19または式20に示すサブ目的関数を最適化することにより、電力系統6からの受電電力量PGrid(t)を決定する。 The determination unit 59 determines the amount of power received from the power grid 6 P Grid (t) by optimizing the sub-objective function shown in Equation 19 or Equation 20 under the constraint conditions shown in Equations 14 to 18 and the sub-constraint conditions shown in the following Equations 31 to 39.

次に、各式について説明する。
<<サブ目的関数>>
水素製造総コスト[円]:TotalCostH2(tmax)の最小化…(式19)
水素製造装置42の稼働率[%/100]:TotalRate(tmax)の最大化
…(式20)
Next, each formula will be explained.
<<Sub-objective functions>>
Total hydrogen production cost [yen]: Minimization of TotalCost H2 (t max )...(Equation 19)
Operation rate [%/100] of the hydrogen production device 42: Maximization of TotalRate (t max )
... (Equation 20)

式19は、決定部59が最適化する目的関数を示し、ここでは、対象期間0からtmaxまでの水素製造装置42によるトータルの水素製造総コストTotalCostH2(tmax)の最小化を目的関数の最適化とする。 Equation 19 shows the objective function optimized by the determination unit 59. Here, the optimization of the objective function is to minimize the total hydrogen production cost TotalCost H2 (t max ) by the hydrogen production device 42 from the target period 0 to tmax.

式20は、決定部59が最適化する目的関数を示し、ここでは、対象期間0からtmaxまでの水素製造装置42の稼働率TotalRate(tmax)の最大化を目的関数の最適化とする。 Equation 20 shows the objective function that the determination unit 59 optimizes. Here, the objective function is optimized to maximize the operation rate TotalRate(t max ) of the hydrogen production device 42 from 0 to tmax in the target period.

<<サブパラメータ>>
系統電力単価[円/kWh]:Cost(t) …(式21)
タンク容量上限[Nm]:THL …(式22)
タンク容量下限[Nm]:TLL …(式23)
水素製造装置42の稼働率上限[%/100]:RHL …(式24)
水素製造装置42の稼働率下限[%/100]:RLL …(式25)
<<Sub-parameters>>
System power unit price [yen/kWh]: Cost (t) ... (Equation 21)
Tank capacity upper limit [Nm 3 ]: T HL ... (Equation 22)
Tank capacity lower limit [Nm 3 ]: T LL ... (Equation 23)
Upper limit of operation rate of hydrogen production device 42 [%/100]: R HL (Equation 24)
Lower limit of operation rate of hydrogen production device 42 [%/100]: R LL ... (Equation 25)

式21から式25は、サブ目的関数またはサブ制約条件を算出するのに必要なパラメータを示す。 Equations 21 to 25 show the parameters required to calculate the sub-objective functions or sub-constraints.

式21は、対象期間tにおける電力系統6からの受電電力の単価である系統電力単価Cost(t)[円/kWh]を示す。 Equation 21 shows the grid power unit cost Cost(t) [yen/kWh], which is the unit price of power received from the power grid 6 during the target period t.

式22は、水素貯蔵タンク32の容量の上限であるタンク容量上限THL[Nm]を示す。 Equation 22 shows the tank capacity upper limit T HL [Nm 3 ], which is the upper limit of the capacity of the hydrogen storage tank 32 .

式23は、水素貯蔵タンク32の容量の下限であるタンク容量下限TLL[Nm]を示す。 Equation 23 represents the tank capacity lower limit T LL [Nm 3 ], which is the lower limit of the capacity of the hydrogen storage tank 32 .

式24は、水素製造装置42の稼働率の上限RHL[%/100]を示す。 Equation 24 represents the upper limit R HL [%/100] of the operation rate of the hydrogen production device 42 .

式25は、水素製造装置42の稼働率の下限RLL[%/100]を示す。 Equation 25 represents the lower limit R LL [%/100] of the operation rate of the hydrogen production device 42 .

式21から式25の値は予め記憶部55に記憶されており、決定部59がこれらの値を記憶部55から読み出す。 The values of equations 21 to 25 are stored in advance in the memory unit 55, and the determination unit 59 reads these values from the memory unit 55.

<<サブ変数>>
水素貯蔵タンク残量[Nm]:TANK(t) …(式26)
購入電力金額[円]:TotalCostGrid(t) …(式27)
水素製造装置42の総入力電力[kWh]:TatalPWE(t) …(式28)
水素製造総コスト[円]:TotalCostH2(t) …(式29)
水素製造装置42の稼働率[%/100]:TotalRate(t) …(式30)
<<Sub variable>>
Hydrogen storage tank remaining capacity [Nm 3 ]: TANK(t) (Equation 26)
Purchased electricity cost [yen]: TotalCost Grid (t) ... (Equation 27)
Total input power of the hydrogen production device 42 [kWh]: TatalP WE (t) ... (Equation 28)
Total hydrogen production cost [yen]: TotalCost H2 (t) ... (Equation 29)
Operating rate of hydrogen production device 42 [%/100]: TotalRate(t) ... (Equation 30)

式26から式30は、サブ目的関数またはサブ制約条件を算出する際に用いられる変数を示す。 Equations 26 to 30 show the variables used when calculating the sub-objective functions or sub-constraints.

式26は、対象期間tにおける水素貯蔵タンク32の残量TANK(t)[Nm]を示す。 Equation 26 shows the remaining amount TANK(t) [Nm 3 ] of the hydrogen storage tank 32 during the target period t.

式27は、対象期間0から対象期間tまでの電力系統6からの購入電力の金額TotalCostGrid(t)[円]を示す。 Equation 27 shows the amount of electricity purchased from the power grid 6 from the target period 0 to the target period t, TotalCostGrid (t) [yen].

式28は、対象期間0から対象期間tまでの水素製造装置42の総入力電力TatalPWE(t)[kWh]を示す。 Equation 28 shows the total input power TatalP WE (t) [kWh] of the hydrogen production device 42 from the target period 0 to the target period t.

式29は、対象期間0から対象期間tまでの水素製造装置42による水素製造に要する総コストTotalCostH2(t)[円]を示す。 Equation 29 shows the total cost TotalCost H2 (t) [yen] required for hydrogen production by the hydrogen production device 42 from the target period 0 to the target period t.

式30は、対象期間0から対象期間tまでの水素製造装置42の稼働率TotalRate(t)[%/100]を示す。 Equation 30 shows the operating rate TotalRate(t) [%/100] of the hydrogen production device 42 from the target period 0 to the target period t.

<<サブ制約条件>>
TotalCostGrid(t)=TotalCostGrid(t-1)
+Cost(t-1)×PGrid(t-1) …(式31)
TotalCostH2(t)=TotalCostH2(t-1)
+Cost(t-1)×PGrid(t-1)
…(式32)
TotalRate(t)=TatalPWE(t)
/(t×PWE_rate) …(式33)
TANK(t)=TANK(t-1)+PWE(t-1)×ξ …(式34)
TANK(t)≧TLL …(式35)
TANK(t)≦THL …(式36)
TatalPWE(t)=TatalPWE(t-1)+PWE(t-1)
…(式37)
TotalRate(tmax)≧RLL …(式38)
TotalRate(tmax)≦RHL …(式39)
<<Sub-constraint conditions>>
TotalCostGrid (t)= TotalCostGrid (t-1)
+Cost(t-1)×P Grid (t-1) ... (Equation 31)
TotalCost H2 (t)=TotalCost H2 (t−1)
+Cost(t-1) x P Grid (t-1)
... (Equation 32)
TotalRate(t)= TatalPWE (t)
/(t × PWE_rate ) ... (Equation 33)
TANK(t)=TANK(t−1)+ PWE (t−1)×ξ (Equation 34)
TANK(t)≧ TLL (Equation 35)
TANK(t)≦ THL (Equation 36)
Tat alPWE (t) = Tat alPWE (t-1) + PWE (t-1)
... (Equation 37)
TotalRate(t max )≧R LL ... (Equation 38)
TotalRate(t max )≦R HL ... (Equation 39)

式31から式39は、式19または式20に示すサブ目的関数を最適化する際の制約条件を示す。 Equations 31 to 39 show the constraints for optimizing the sub-objective function shown in equation 19 or equation 20.

式31は、対象期間0から対象期間tまでの電力系統6からの購入電力の金額TotalCostGrid(t)は、対象期間0から対象期間t-1までの電力系統6からの購入電力の金額TotalCostGrid(t-1)に、系統電力単価Cost(t-1)と電力系統6からの受電電力量PGrid(t-1)の乗算値を加算した値と等しいことを示す。 Equation 31 shows that the amount of electricity purchased from the power grid 6 from the target period 0 to the target period t, TotalCost Grid (t), is equal to the amount of electricity purchased from the power grid 6 from the target period 0 to the target period t-1, TotalCost Grid (t-1), added to the product of the system electricity unit price Cost(t-1) and the amount of electricity received from the power grid 6, P Grid (t-1).

式32は、対象期間0から対象期間tまでの水素製造総コストTotalCostH2(t)は、対象期間0から対象期間t-1までの水素製造総コストTotalCostH2(t-1)に、系統電力単価Cost(t-1)と電力系統6からの受電電力量PGrid(t-1)の乗算値を加算した値と等しいことを示す。 Equation 32 shows that the total hydrogen production cost TotalCost H2 (t) from target period 0 to target period t is equal to the total hydrogen production cost TotalCost H2 (t-1) from target period 0 to target period t-1 added to the product of the grid electricity unit price Cost(t-1) and the amount of electricity received from the power grid 6 P Grid (t-1).

式33は、対象期間0から対象期間tまでの水素製造装置42の稼働率TotalRate(t)は、対象期間0から対象期間tまでの水素製造装置42の総入力電力を対象期間tと水素製造装置42の定格入力電力量PWE_rateの乗算値で除算した値と等しいことを示す。 Equation 33 shows that the operating rate TotalRate(t) of the hydrogen production device 42 from target period 0 to target period t is equal to the total input power of the hydrogen production device 42 from target period 0 to target period t divided by the product of target period t and the rated input power PWE_rate of the hydrogen production device 42.

式34は、対象期間tにおける水素貯蔵タンク残量TANK(t)は、対象期間t-1における水素貯蔵タンク残量TANK(t-1)に、水素製造装置42の入力電力量PWE(t-1)と水素製造効率ξとの乗算値を加算した値に等しいことを示す。 Equation 34 shows that the hydrogen storage tank remaining capacity TANK(t) during the target period t is equal to the hydrogen storage tank remaining capacity TANK(t-1) during the target period t-1 plus the multiplied value of the input power PWE (t-1) of the hydrogen production device 42 and the hydrogen production efficiency ξ.

式35は、対象期間tにおける水素貯蔵タンク残量TANK(t)は、タンク容量下限TLL以上であることを示す。 Equation 35 indicates that the hydrogen storage tank remaining amount TANK(t) during the target period t is equal to or greater than the tank capacity lower limit TLL .

式36は、対象期間tにおける水素貯蔵タンク残量TANK(t)は、タンク容量上限THL以下であることを示す。 Equation 36 shows that the remaining hydrogen storage tank amount TANK(t) during the target period t is equal to or less than the tank capacity upper limit THL .

式37は、対象期間0から対象期間tまでの水素製造装置42の総入力電力TatalPWE(t)は、対象期間0から対象期間t-1までの水素製造装置42の総入力電力TatalPWE(t-1)に水素製造装置42の入力電力量PWE(t-1)を加算した値であることを示す。 Equation 37 shows that the total input power TatalP WE (t) of the hydrogen production device 42 from the target period 0 to the target period t is the sum of the total input power TatalP WE (t-1) of the hydrogen production device 42 from the target period 0 to the target period t-1 and the input power amount P WE (t-1) of the hydrogen production device 42.

式38は、対象期間0からtmaxまでの水素製造装置42の稼働率TotalRate(tmax)は、水素製造装置42の稼働率下限RLL以上であることを示す。 Equation 38 indicates that the availability rate TotalRate(t max ) of the hydrogen production device 42 from the target period 0 to tmax is equal to or greater than the lower limit R LL of the availability rate of the hydrogen production device 42 .

式39は、対象期間0からtmaxまでの水素製造装置42の稼働率TotalRate(tmax)は、水素製造装置42の稼働率上限RHL以下であることを示す。 Equation 39 indicates that the operation rate TotalRate(t max ) of the hydrogen production device 42 from the target period 0 to tmax is equal to or less than the operation rate upper limit R HL of the hydrogen production device 42 .

<変形例2>
式17の制約条件の代わりに、以下の式17Aの制約条件を用いてもよい。
CO2Base×CO2Rate≧Totalco2(t)/TotalH2(t)
…(式17A)
<Modification 2>
Instead of the constraint of Equation 17, the constraint of Equation 17A below may be used.
CO2 Base × CO2 Rate ≧ Total CO2 (t) / Total H2 (t)
... (Formula 17A)

式17Aは、対象期間0からtmaxまでの各対象期間tについて、対象期間0からtまでの水素製造時の1NmあたりのCO2排出量Totalco2(t)/TotalH2(t)は、水素製造装置42による1Nmの水素製造時に発生するCO2の重量[kg]の目標値CO2Base×CO2Rate以下であることを示す。 Equation 17A shows that for each target period t from 0 to tmax, the amount of CO2 emissions per 1 Nm3 during hydrogen production from target period 0 to t, Total co2 (t)/Total H2 (t), is less than the target value CO2 Base × CO2 Rate of the weight [kg] of CO2 generated when 1 Nm3 of hydrogen is produced by the hydrogen production device 42.

<変形例3>
式2に示した太陽光発電機21の発電電力量として予測値の代わりに実測値を用い、リアルタイムで電力系統6からの受電電力量を決定するようにしてもよい。
<Modification 3>
Alternatively, an actual measured value may be used instead of a predicted value as the amount of power generated by the photovoltaic power generator 21 shown in Equation 2, and the amount of power received from the power grid 6 may be determined in real time.

<実施形態2>
実施形態1では、水素製造システム1は蓄電池を備えない構成としたが、実施形態2では水素製造システム1が蓄電池を備える構成について説明する。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, the hydrogen production system 1 is configured not to include a storage battery, but in the second embodiment, a configuration in which the hydrogen production system 1 includes a storage battery will be described.

〔水素製造システムの全体構成〕
図5は、本開示の実施形態2に係る水素製造システムの全体構成を示す図である。
図5に示す水素製造システム1は、実施形態1に係る水素製造システム1の構成において、DC/ACコンバータ24の代わりにパワーコンディショナー26を備え、さらに、蓄電池23を備える。
[Overall configuration of hydrogen production system]
FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of a hydrogen production system according to a second embodiment of the present disclosure.
The hydrogen production system 1 shown in FIG. 5 includes a power conditioner 26 instead of the DC/AC converter 24 in the configuration of the hydrogen production system 1 according to the first embodiment, and further includes a storage battery 23 .

蓄電池23は、電力線を介してDC/DCコンバータ22およびパワーコンディショナー26に接続され、DC/DCコンバータ22で電圧が変換された太陽光発電機21の出力電力を充電する。また、蓄電池23は、パワーコンディショナー26で直流に変換された電力系統6からの受電電力を充電する。また、蓄電池23は、充電された電力を放電する。蓄電池23は、例えば、レドックスフロー(RF)電池、リチウムイオン電池、溶融塩電池、鉛蓄電池などの二次電池を含む。 The storage battery 23 is connected to the DC/DC converter 22 and the power conditioner 26 via a power line, and is charged with the output power of the solar power generator 21, the voltage of which has been converted by the DC/DC converter 22. The storage battery 23 is also charged with the power received from the power grid 6, the power of which has been converted to direct current by the power conditioner 26. The storage battery 23 also discharges the charged power. The storage battery 23 includes, for example, a secondary battery such as a redox flow (RF) battery, a lithium ion battery, a molten salt battery, or a lead storage battery.

パワーコンディショナー26は、電力線を介してDC/DCコンバータ22および蓄電池23に接続される。パワーコンディショナー26は、DC/DCコンバータ22または蓄電池23から出力される直流電力を交流電力に変換して出力する。また、パワーコンディショナー26は、電力系統6からの受電電力を直流電力に変換して蓄電池23に出力する。 The power conditioner 26 is connected to the DC/DC converter 22 and the storage battery 23 via a power line. The power conditioner 26 converts the DC power output from the DC/DC converter 22 or the storage battery 23 into AC power and outputs it. The power conditioner 26 also converts the power received from the power grid 6 into DC power and outputs it to the storage battery 23.

外部I/F装置25は、図示しない通信線を介して電力供給エリア2に設置された各設備(太陽光発電機21、DC/DCコンバータ22、蓄電池23およびパワーコンディショナー26)に接続される。外部I/F装置25は、各設備と電力供給エリア2の外部の装置とを接続するための装置であり、各設備から取得したデータを外部の装置に送信し、外部の装置から受信したデータを各設備に与える。例えば、外部I/F装置25は、太陽光発電機21から太陽光発電機21の出力を示す出力電力情報を取得し、取得した出力電力情報を制御エリア5に設置された後述する制御装置51に送信する。また、外部I/F装置25は、制御装置51から蓄電池23の充放電量を制御するための指令データを受信し、受信した指令データを蓄電池23に与える。これにより、蓄電池23の充放電量が制御される。 The external I/F device 25 is connected to each piece of equipment (photovoltaic generator 21, DC/DC converter 22, storage battery 23, and power conditioner 26) installed in the power supply area 2 via a communication line (not shown). The external I/F device 25 is a device for connecting each piece of equipment to a device outside the power supply area 2, and transmits data acquired from each piece of equipment to the external device and provides data received from the external device to each piece of equipment. For example, the external I/F device 25 acquires output power information indicating the output of the photovoltaic generator 21 from the photovoltaic generator 21, and transmits the acquired output power information to a control device 51 (described later) installed in the control area 5. The external I/F device 25 also receives command data for controlling the charge/discharge amount of the storage battery 23 from the control device 51, and provides the received command data to the storage battery 23. This controls the charge/discharge amount of the storage battery 23.

制御装置51の構成は、図2に示した実施形態1に係る制御装置51の構成と同様である。ただし、一部の機能が異なる。
制御装置51は、外部I/F装置25を介して蓄電池23を制御する。
The configuration of the control device 51 is similar to the configuration of the control device 51 according to the first embodiment shown in Fig. 2. However, some functions are different.
The control device 51 controls the storage battery 23 via the external I/F device 25 .

排出量取得部57は、蓄電池23に充電される電力の製造におけるCO2排出量CO2Bat(t)を取得する。つまり、排出量取得部57は、蓄電池23への充電前の状態における蓄電池23に充電済みの電力の製造における二酸化炭素排出量と、蓄電池23に充電される電力の製造における二酸化炭素排出量とに基づいて、蓄電池23への充電後の状態における蓄電池23に充電済みの電力の製造におけるCO2排出量CO2Bat(t)を算出する。CO2排出量CO2Bat(t)は、後述の式54により算出される。 The emission amount acquisition unit 57 acquires the amount of CO2 emissions CO2 Bat (t) in the production of electricity charged to the storage battery 23. In other words, the emission amount acquisition unit 57 calculates the amount of CO2 emissions CO2 Bat (t) in the production of electricity charged to the storage battery 23 in a state after the storage battery 23 has been charged, based on the amount of carbon dioxide emissions in the production of electricity charged to the storage battery 23 in a state before the storage battery 23 is charged and the carbon dioxide emissions in the production of electricity charged to the storage battery 23. The CO2 emission amount CO2 Bat ( t) is calculated by Equation 54 described below.

決定部59は、CO2排出量の目標値(CO2Base、CO2Rate)と、CO2排出量CO2Pv(t)、CO2Grid(t)およびCO2Bat(t)と、発電電力量PPv(t)とに基づいて、電力系統6からの受電電力量PGrid(t)[kWh]を決定する。 The determination unit 59 determines the amount of power received from the power grid 6, P Grid (t) [kWh], based on the target values of CO2 emission amounts (CO2 Base , CO2 Rate ), the CO2 emission amounts CO2 Pv (t), CO2 Grid (t) and CO2 Bat (t), and the amount of power generated, P Pv (t).

以下、決定部59による受電電力量PGrid(t)[kWh]の決定方法についてより詳細に説明する。 Hereinafter, a method for determining the amount of received power P Grid (t) [kWh] by the determination unit 59 will be described in more detail.

例えば、決定部59は、式14から式18に示す制約条件と、以下の式51から式58に示す制約条件のもと、式1に示す目的関数を最大化することにより、電力系統6からの受電電力量PGrid(t)を決定する。受電電力量PGrid(t)の決定には、所定の数理最適化手法が用いられる。 For example, the determination unit 59 determines the amount of power received from the power grid 6 P Grid (t) by maximizing the objective function shown in Equation 1 under the constraint conditions shown in Equations 14 to 18 and the constraint conditions shown in the following Equations 51 to 58. A predetermined mathematical optimization method is used to determine the amount of power received P Grid ( t).

次に、各式について説明する。
<<パラメータ>>
充放電効率[%/100]:μ …(式40)
SOC上限[kWh]:SOCHL …(式41)
SOC下限[kWh]:SOCLL …(式42)
Next, each formula will be explained.
<<Parameters>>
Charge/discharge efficiency [%/100]: μ ... (Formula 40)
SOC upper limit [kWh]: SOC HL ... (Equation 41)
SOC lower limit [kWh]: SOC LL ... (Equation 42)

式40から式42は、目的関数または制約条件を算出するのに必要なパラメータを示す。 Equations 40 to 42 show the parameters required to calculate the objective function or constraints.

式40は、パワーコンディショナー26での変換ロスを考慮した蓄電池23の充放電効率[%/100]を示す。 Equation 40 shows the charge/discharge efficiency [%/100] of the storage battery 23, taking into account the conversion loss in the power conditioner 26.

式41は、蓄電池23のSOC(State of Charge)の上限SOCHL[kWh]を示す。 Equation 41 represents the upper limit SOC HL [kWh] of the SOC (State of Charge) of the storage battery 23 .

式42は、蓄電池23のSOCの下限SOCLL[kWh]を示す。 Equation 42 represents the lower limit SOC LL [kWh] of the SOC of the storage battery 23 .

<<変数>>
蓄電池AC出力電力量[kWh]:PBat_ac(t) …(式43)
蓄電池DC出力電力量[kWh]:PBat_dc(t) …(式44)
蓄電池放電運転:SBat_dcrg(t) [0,1] …(式45)
蓄電池充電運転:SBat_crg(t) [0,1] …(式46)
蓄電池残量[kWh]:SOC(t) …(式47)
蓄電池のCO2排出量[kg/kWh]:CO2Bat(t) …(式48)
蓄電池電力によるCO2排出量[kg]:COutput_Bat(t)…(式49)
系統と太陽光のCO2排出量[kg/kWh]:CO2in(t) …(式50)
式43から式50は、目的関数または制約条件を算出する際に用いられる変数を示す。
<<Variables>>
Battery AC output power [kWh]: P Bat_ac (t) ... (Equation 43)
Storage battery DC output power [kWh]: P Bat_dc (t) ... (Equation 44)
Battery discharge operation: S Bat_dcrg (t) [0, 1] ... (Equation 45)
Battery charging operation: S Bat_crg (t) [0, 1] ... (Equation 46)
Battery remaining capacity [kWh]: SOC(t) ... (Equation 47)
CO2 emission from the battery [kg/kWh]: CO2 Bat (t) ... (Equation 48)
CO2 emission amount due to battery power [kg]: COutput_Bat (t)... (Equation 49)
CO2 emissions from grid and solar power [kg/kWh]: CO2 in (t) ... (Equation 50)
Equations 43 to 50 show the variables used in calculating the objective function or constraints.

式43は、対象期間tにおいて、蓄電池23から出力され、パワーコンディショナー26により変換された交流電力の電力量PBat_ac(t)[kWh]を示す。 Equation 43 shows the amount of power P Bat — ac (t) [kWh] of AC power that is output from the storage battery 23 and converted by the power conditioner 26 during the target period t.

式44は、対象期間tにおいて、蓄電池23から出力された直流電力の電力量PBat_dc(t)[kWh]を示す。 Equation 44 represents the amount of DC power P Bat — dc (t) [kWh] output from the storage battery 23 during the target period t.

図6は、電力量PBat_ac(t)と電力量PBat_dc(t)との関係を示す図である。蓄電池23からの放電電力を正の値とし、蓄電池23への充電電力を負の値とする。蓄電池23から出力される電力量PBat_dc(t)の電力が充放電効率μで交流の電力量PBat_ac(t)に変換される。 6 is a diagram showing the relationship between the amount of power P Bat — ac (t) and the amount of power P Bat — dc (t). The discharge power from the storage battery 23 is taken as a positive value, and the charge power to the storage battery 23 is taken as a negative value. The amount of power P Bat — dc (t) output from the storage battery 23 is converted to the amount of AC power P Bat — ac (t) at a charge/discharge efficiency μ.

式45は、蓄電池23が放電運転をしているか否かを示す変数SBat_dcrg(t)であり、変数SBat_dcrg(t)が1の場合には蓄電池23が放電運転をしていることを示し、0の場合には放電運転をしていないことを示す。 Equation 45 is a variable S Bat_dcrg (t) that indicates whether the storage battery 23 is in discharging operation or not. When the variable S Bat_dcrg (t) is 1, it indicates that the storage battery 23 is in discharging operation, and when it is 0, it indicates that the storage battery 23 is not in discharging operation.

式46は、蓄電池23が充電運転をしているか否かを示す変数SBat_crg(t)であり、変数SBat_crg(t)が1の場合には蓄電池23が充電運転をしていることを示し、0の場合には充電運転をしていないことを示す。 Equation 46 is a variable S Bat_crg (t) that indicates whether the storage battery 23 is in charging operation or not. When the variable S Bat_crg (t) is 1, it indicates that the storage battery 23 is in charging operation, and when it is 0, it indicates that the storage battery 23 is not in charging operation.

式47は、対象期間tにおける蓄電池23の残量SOC(t)[kWh]を示す。 Equation 47 shows the remaining capacity SOC(t) [kWh] of the storage battery 23 during the target period t.

式48は、対象期間tにおける蓄電池23から出力された電力の製造時のCO2排出量CO2Bat(t)[kg/kWh]を示す。 Equation 48 shows the amount of CO2 emission CO2 Bat (t) [kg/kWh] during the production of electricity output from the storage battery 23 during the target period t.

式49は、対象期間tにおける蓄電池23から出力された電力の製造時のCO2排出量COutput_Bat(t)[kg]を示す。 Equation 49 shows the amount of CO2 emission C Output_Bat (t) [kg] during the production of electricity output from the storage battery 23 during the target period t.

式50は、電力系統6からの受電電力と太陽光発電機21の発電電力を合計した電力の製造におけるCO2排出量CO2in(t)[kg/kWh]を示す。 Equation 50 shows the amount of CO 2 emissions CO 2 in (t) [kg/kWh] in the production of electricity, which is the sum of the power received from the power grid 6 and the power generated by the solar power generator 21 .

<<制約条件>>
Bat_dc(t)=SBat_dcrg(t)×(PBat_ac(t)/μ)
+SBat_crg(t)×(PBat_ac(t)×μ)
…(式51)
SOC(t)=SOC(t-1)-PBat_dc(t-1) …(式52)
CO2in(t)=(CO2Grid(t-1)×PGrid(t-1)
+CO2Pv(t-1)×PPv(t-1))
/(PGrid(t-1)+PPv(t-1)) …(式53)
CO2Bat(t)=SBat_dcrg(t-1)×CO2Bat(t-1)
+SBat_crg(t-1)×
{(CO2Bat(t-1)×SOC(t-1)
-CO2in(t-1)×PBat_dc(t-1))/SOC(t) …(式54)
Output_Bat(t)=CO2Bat(t)×PBat_ac(t)
…(式55)
Bat_dcrg(t)+SBat_dcrg(t)=1 …(式56)
SOC(t)>=SOCLL …(式57)
SOC(t)<=SOCHL …(式58)
<<Constraints>>
P Bat_dc (t) = S Bat_dcrg (t) × (P Bat_ac (t) / μ)
+ S Bat_crg (t) × (P Bat_ac (t) × μ)
... (Equation 51)
SOC(t)=SOC(t−1) −PBat_dc (t−1) ... (Equation 52)
CO2 in (t) = (CO2 Grid (t-1) x P Grid (t-1)
+ CO2 Pv (t-1) x P Pv (t-1)
/(P Grid (t-1) + P Pv (t-1)) ... (Equation 53)
CO2 Bat (t) = S Bat_dcrg (t-1) × CO2 Bat (t-1)
+ S Bat_crg (t-1) x
{(CO2 Bat (t-1) x SOC (t-1)
−CO2 in (t−1) × P Bat_dc (t−1)) / SOC (t) ... (Equation 54)
C Output_Bat (t) = CO2 Bat (t) x P Bat_ac (t)
... (Equation 55)
S Bat_dcrg (t) + S Bat_dcrg (t) = 1 ... (Equation 56)
SOC(t)>=SOC LL ... (Equation 57)
SOC(t)<= SOCHL ... (Equation 58)

式51から式58は、式1に示す目的関数を最大化する際の制約条件を示す。 Equations 51 to 58 show the constraints for maximizing the objective function shown in equation 1.

式51は、対象期間tにおける蓄電池23から出力された直流電力の電力量PBat_dc(t)は、放電時の交流電力の電力量PBat_ac(t)を充放電効率μで除算した値と、充電時の交流電力の電力量PBat_ac(t)と充放電効率μとを乗算した値との加算値であることを示す。 Equation 51 indicates that the amount of DC power output from the storage battery 23 during the target period t, P Bat_dc (t), is the sum of the amount of AC power during discharging, P Bat_ac (t), divided by the charge/discharge efficiency μ, and the amount of AC power during charging, P Bat_ac (t), multiplied by the charge/discharge efficiency μ.

式52は、対象期間tにおける蓄電池23の残量SOC(t)は、対象期間t-1における蓄電池23の残量SOC(t-1)から出力電力量PBat_dc(t-1)を減算した値であることを示す。 Equation 52 indicates that the remaining capacity SOC(t) of the storage battery 23 in the target period t is a value obtained by subtracting the output power P Bat — dc (t−1) from the remaining capacity SOC(t−1) of the storage battery 23 in the target period t−1.

式53は、対象期間tにおけるCO2排出量CO2in(t)は、電力系統6からの受電電力および太陽光発電機21の発電電力の製造時のCO2排出量を、受電電力および発電電力の合計で除算した値であることを示す。 Equation 53 shows that the CO2 emissions CO2 in (t) during the target period t is the value obtained by dividing the CO2 emissions during the production of the power received from the power grid 6 and the power generated by the solar power generator 21 by the sum of the received power and the generated power.

式54は、対象期間tにおける蓄電池23の充電電力のCO2排出量CO2Bat(t)は、放電時の蓄電池23の出力の製造におけるCO2排出量と、充電時の蓄電池23の出力の製造におけるCO2排出量との和であることを示す。 Equation 54 shows that the CO2 emissions CO2 Bat (t) of the charging power of the storage battery 23 during the target period t is the sum of the CO2 emissions in producing the output of the storage battery 23 during discharging and the CO2 emissions in producing the output of the storage battery 23 during charging.

式55は、対象期間tにおける蓄電池23から出力された電力の製造時のCO2排出量COutput_Bat(t)は、CO2排出量CO2Bat(t)と蓄電池23の出力電力量PBat_ac(t)との積であることを示す。 Equation 55 shows that the amount of CO2 emission C Output_Bat (t) during the production of electricity output from the storage battery 23 in the target period t is the product of the amount of CO2 emission CO2 Bat (t) and the amount of output power P Bat_ac (t) of the storage battery 23.

式56は、対象期間tにおいては、蓄電池23は放電運転または充電運転を行うことを示す。 Equation 56 indicates that during the target period t, the storage battery 23 performs discharging or charging operation.

式57は、対象期間tにおける蓄電池23の蓄電池残量SOC(t)は下限SOCLL以上であることを示す。 Equation 57 indicates that the remaining battery capacity SOC(t) of the storage battery 23 during the target period t is equal to or greater than the lower limit SOC LL .

式58は、対象期間tにおける蓄電池23の蓄電池残量SOC(t)は上限SOCHL以下であることを示す。 Equation 58 indicates that the remaining battery capacity SOC(t) of the storage battery 23 during the target period t is equal to or less than the upper limit SOC HL .

図7は、本開示の実施形態2に係る表示制御部61による画面表示の一例を示す図である。 Figure 7 is a diagram showing an example of a screen display by the display control unit 61 according to the second embodiment of the present disclosure.

図7に示す表示画面は、図3に示した実施形態1に係る表示画面と同様である。ただし、蓄電池23に関する情報が加えられている。 The display screen shown in FIG. 7 is similar to the display screen according to embodiment 1 shown in FIG. 3. However, information about the storage battery 23 has been added.

つまり、電力系統6および太陽光発電機21から蓄電池23に充電される電力がR[kW]であることが示されている。なお、蓄電池23から電力が放電される場合には、矢印が逆向きとなり、放電電力が表示される。 In other words, it is shown that the power charged from the power grid 6 and the solar power generator 21 to the storage battery 23 is R [kW]. Note that when power is discharged from the storage battery 23, the arrow points in the opposite direction and the discharged power is displayed.

また、蓄電池23に充電されている電力の製造におけるCO2排出量がzzz[kg/kWh]であることが示されている。 It also shows that the amount of CO2 emissions in producing the electricity charged to the storage battery 23 is zzz [kg/kWh].

〔制御装置51の処理の流れ〕
図8は、本開示の実施形態2に係る制御装置51の処理手順の一例を示すフローチャートである。
[Processing flow of the control device 51]
FIG. 8 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the control device 51 according to the second embodiment of the present disclosure.

目標値取得部56は、CO2排出量の目標値(CO2Base、CO2Rate)を記憶部55から読み出す(S1)。 The target value acquisition unit 56 reads out the target values of the CO2 emission amount (CO2 Base , CO2 Rate ) from the storage unit 55 (S1).

排出量取得部57は、電力系統6からの受電電力の製造におけるCO2排出量CO2Grid(t)を記憶部55から読み出す(S2)。 The emission acquisition unit 57 reads out the CO2 emission amount CO2 Grid (t) in the production of the received power from the power grid 6 from the storage unit 55 (S2).

排出量取得部57は、太陽光発電機21の発電電力の製造におけるCO2排出量CO2Pv(t)を記憶部55から読み出す(S3)。 The emission acquisition unit 57 reads out the CO2 emission amount CO2 Pv (t) in the production of the power generated by the solar power generator 21 from the storage unit 55 (S3).

排出量取得部57は、式54に従い、蓄電池23に充電される電力の製造におけるCO2排出量CO2Bat(t)を算出する(S11)。 The emission acquisition unit 57 calculates the amount of CO2 emitted CO2 Bat (t) in the production of the electricity charged to the storage battery 23 according to Equation 54 (S11).

発電電力量取得部58は、太陽光発電機21の発電電力量PPv(t)を、記憶部55から読み出す(S4)。 The generated power amount acquisition unit 58 reads out the generated power amount P Pv (t) of the solar power generator 21 from the storage unit 55 (S4).

決定部59は、式14から式18に示す制約条件と、式51から式58に示す制約条件のもと、式1に示す目的関数を最大化することにより、電力系統6からの受電電力量PGrid(t)を決定する(S12)。 The determination unit 59 determines the amount of power received from the power grid 6 P Grid (t) by maximizing the objective function shown in Equation 1 under the constraint conditions shown in Equations 14 to 18 and the constraint conditions shown in Equations 51 to 58 (S12).

指令送信部60は、受電電力量PGrid(t)に基づいて、水素製造装置42への入力電力量PWE(t)を決定し、外部I/F装置44に対して入力電力量PWE(t)を含む指令を送信する(S6)。 The command transmitting unit 60 determines the amount of input power PWE (t) to the hydrogen production device 42 based on the amount of received power PGrid (t), and transmits a command including the amount of input power PWE (t) to the external I/F device 44 (S6).

〔実施形態2の効果等〕
以上説明したように、本開示の実施形態2によると、蓄電池23を備える構成においても、太陽光発電機21の発電電力と電力系統6からの受電電力とをバランスよく利用しつつ、目標値に合わせて水素製造時のCO2排出量を決定することができる。
[Effects of the second embodiment]
As described above, according to the second embodiment of the present disclosure, even in a configuration including the storage battery 23, it is possible to determine the amount of CO2 emissions during hydrogen production in accordance with a target value while making good use of the power generated by the solar power generator 21 and the power received from the power grid 6 in a balanced manner.

また、式54によれば、蓄電池23に発電電力および受電電力の双方が充電される場合であっても、蓄電池23に充電されている電力の製造におけるCO2排出量を正確に算出することができる。 Furthermore, according to equation 54, even when both generated and received power are charged to the storage battery 23, the amount of CO2 emissions in the production of the electricity charged to the storage battery 23 can be accurately calculated.

[付記]
上記の制御装置51を構成する構成要素の一部または全部は、1または複数のシステムLSIなどの半導体装置から構成されていてもよい。
[Additional Notes]
Some or all of the components constituting the control device 51 may be configured from one or more semiconductor devices such as a system LSI.

また、上記したコンピュータプログラムを、コンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体、例えば、HDD、CD-ROM、半導体メモリなどに記録して流通させてもよい。また、コンピュータプログラムを、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送して流通させてもよい。 The above-mentioned computer program may also be distributed by recording it on a computer-readable non-transitory recording medium, such as a HDD, CD-ROM, or semiconductor memory. The computer program may also be distributed by transmitting it via a telecommunications line, a wireless or wired communication line, a network such as the Internet, or data broadcasting.

また、制御装置51は、複数のコンピュータまたは複数のプロセッサにより実現されてもよい。 The control device 51 may also be realized by multiple computers or multiple processors.

また、制御装置51の一部または全部の機能がクラウドコンピューティングによって提供されてもよい。つまり、制御装置51の一部または全部の機能がクラウドサーバにより実現されていてもよい。 In addition, some or all of the functions of the control device 51 may be provided by cloud computing. In other words, some or all of the functions of the control device 51 may be realized by a cloud server.

さらに、上記実施形態および上記変形例の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。 Furthermore, at least some of the above embodiments and variations may be combined in any manner.

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is indicated by the claims, not by the meaning described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

1 水素製造システム
2 電力供給エリア
3 配管エリア
4 水素製造エリア
5 制御エリア
6 電力系統
7 受電点
21 太陽光発電機
22 DC/DCコンバータ
23 蓄電池
24 DC/ACコンバータ
25 外部I/F装置
26 パワーコンディショナー
31 バルブ
32 水素貯蔵タンク
33 バルブ
34 バルブ
35 外部I/F装置
41 AC/DCコンバータ
42 水素製造装置
43 バルブ
44 外部I/F装置
51 制御装置
52 表示装置
53 制御部
54 通信部
55 記憶部
56 目標値取得部
57 排出量取得部
58 発電電力量取得部
59 決定部
60 指令送信部
61 表示制御部
71 グラフ
72 グラフ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Hydrogen production system 2 Power supply area 3 Piping area 4 Hydrogen production area 5 Control area 6 Power system 7 Power receiving point 21 Solar power generator 22 DC/DC converter 23 Storage battery 24 DC/AC converter 25 External I/F device 26 Power conditioner 31 Valve 32 Hydrogen storage tank 33 Valve 34 Valve 35 External I/F device 41 AC/DC converter 42 Hydrogen production device 43 Valve 44 External I/F device 51 Control device 52 Display device 53 Control unit 54 Communication unit 55 Memory unit 56 Target value acquisition unit 57 Emission amount acquisition unit 58 Generated power amount acquisition unit 59 Determination unit 60 Command transmission unit 61 Display control unit 71 Graph 72 Graph

Claims (10)

再生可能エネルギーを利用した発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置を制御する制御装置であって、
前記水素製造装置による水素製造時の二酸化炭素排出量の目標値を取得する目標値取得部と、
前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量を取得する排出量取得部と、
前記発電機による発電電力量を取得する発電電力量取得部と、
前記目標値と、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、前記発電電力量とに基づいて、前記電力系統からの受電電力量を決定する決定部とを備える、制御装置。
A control device for controlling a hydrogen production device that produces hydrogen using input power generated by a generator that uses renewable energy and input power from a power grid,
a target value acquisition unit that acquires a target value of a carbon dioxide emission amount during hydrogen production by the hydrogen production device;
an emission acquisition unit that acquires carbon dioxide emission amounts in the production of the generated power and the received power;
a power generation amount acquisition unit for acquiring the amount of power generated by the generator;
a determination unit that determines an amount of power received from the power grid based on the target value, the amount of carbon dioxide emission in the production of the generated power and the received power, and the amount of generated power.
前記決定部は、前記水素製造装置に入力される前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量の合計が前記目標値を超えないという制約条件のもと、所定の目的関数を最適化することにより、前記受電電力量を決定する、請求項1に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, wherein the determination unit determines the amount of received power by optimizing a predetermined objective function under the constraint that the sum of the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power input to the hydrogen production device does not exceed the target value. 前記制御装置は、さらに、前記発電電力および前記受電電力を充電する蓄電池を制御し、
前記排出量取得部は、さらに、前記蓄電池の充電電力の製造における二酸化炭素排出量を取得し、
前記決定部は、前記目標値と、前記発電電力、前記受電電力および前記充電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、前記発電電力量とに基づいて、前記受電電力量を決定する、請求項1または請求項2に記載の制御装置。
The control device further controls a storage battery that is charged with the generated power and the received power,
The emission acquisition unit further acquires an amount of carbon dioxide emission in the production of charging power for the storage battery,
3. The control device according to claim 1, wherein the determination unit determines the amount of received power based on the target value, the amount of carbon dioxide emission in the production of the generated power, the received power, and the charging power, and the amount of generated power.
前記排出量取得部は、前記蓄電池への充電前の状態における前記蓄電池に充電済みの電力の製造における二酸化炭素排出量と、前記蓄電池に充電される電力の製造における二酸化炭素排出量とに基づいて、前記蓄電池への充電後の状態における前記蓄電池に充電済みの電力の製造における二酸化炭素排出量を算出する、請求項3に記載の制御装置。 The control device according to claim 3, wherein the emission amount acquisition unit calculates the amount of carbon dioxide emissions in the production of the electricity charged to the storage battery in a state after the storage battery is charged, based on the amount of carbon dioxide emissions in the production of the electricity charged to the storage battery in a state before the storage battery is charged and the amount of carbon dioxide emissions in the production of the electricity charged to the storage battery. 前記目標値に対する、前記水素製造装置による水素製造において消費される電力の製造における二酸化炭素排出量の割合を画面に表示させる表示制御部をさらに備える、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の制御装置。 The control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a display control unit that displays on a screen the ratio of carbon dioxide emissions in the production of electricity consumed in hydrogen production by the hydrogen production device relative to the target value. 前記表示制御部は、さらに、前記水素製造装置に入力される前記発電電力および前記受電電力を前記画面に表示させる、請求項5に記載の制御装置。 The control device according to claim 5, wherein the display control unit further causes the generated power and the received power input to the hydrogen production device to be displayed on the screen. 前記表示制御部は、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量を前記画面に表示させる、請求項6に記載の制御装置。 The control device according to claim 6, wherein the display control unit causes the screen to display the amount of carbon dioxide emissions in the production of the generated power and the received power. コンピュータにより、再生可能エネルギーを利用した発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置を制御する制御方法であって、
前記コンピュータが、前記水素製造装置による水素製造時の二酸化炭素排出量の目標値を取得するステップと、
前記コンピュータが、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量を取得するステップと、
前記コンピュータが、前記発電機による発電電力量を取得するステップと、
前記コンピュータが、前記目標値と、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、前記発電電力量とに基づいて、前記電力系統からの受電電力量を決定するステップとを含む、制御方法。
A control method for controlling a hydrogen production device that produces hydrogen using input power generated by a generator that uses renewable energy and input power received from a power grid, comprising:
The computer acquires a target value of carbon dioxide emission during hydrogen production by the hydrogen production device;
A step in which the computer acquires carbon dioxide emission amounts in the production of the generated power and the received power;
The computer acquires an amount of power generated by the generator;
The control method includes a step of determining, by the computer, an amount of power received from the power grid based on the target value, the amount of carbon dioxide emission in the production of the generated power and the received power, and the amount of generated power.
コンピュータを、再生可能エネルギーを利用した発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置を制御する制御装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記水素製造装置による水素製造時の二酸化炭素排出量の目標値を取得する目標値取得部、
前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量を取得する排出量取得部、
前記発電機による発電電力量を取得する発電電力量取得部、および、
前記目標値と、前記発電電力および前記受電電力それぞれの製造における二酸化炭素排出量と、前記発電電力量とに基づいて、前記電力系統からの受電電力量を決定する決定部として機能させる、コンピュータプログラム。
A computer program for causing a computer to function as a control device for controlling a hydrogen production device that produces hydrogen using input power generated by a generator that uses renewable energy and input power received from a power grid,
The computer,
a target value acquisition unit that acquires a target value of carbon dioxide emission during hydrogen production by the hydrogen production device;
an emission acquisition unit that acquires carbon dioxide emission amounts in the production of the generated power and the received power;
a power generation amount acquisition unit that acquires the amount of power generated by the generator; and
a computer program that causes the computer to function as a determination unit that determines an amount of power received from the power grid based on the target value, the amount of carbon dioxide emission in the production of the generated power and the received power, and the amount of generated power.
再生可能エネルギーを利用した発電機と、
前記発電機による発電電力と電力系統からの受電電力とを入力電力として水素を製造する水素製造装置と、
前記水素製造装置を制御する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の制御装置とを備える、水素製造システム。
A generator that uses renewable energy,
a hydrogen production device that produces hydrogen using the electric power generated by the generator and the electric power received from a power grid as input power;
A hydrogen production system comprising: a control device according to any one of claims 1 to 7, which controls the hydrogen production device.
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